Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 08

Словом, налицо самый настоящий термоядерный взрыв, только в миниатюре. Причем серией таких взрывов, как показали эксперименты, можно управлять.

Поначалу в экспериментальной установке мишень бомбардировалась 10 лазерными лучами. Но недавно в Ливерморе вступила в строй более мощная установка, в которой на мишень обрушивается 192 лазерных импульса сразу.

Установка занимает помещение размерами с приличный авиационный ангар. Импульсы ударяют по мишени с силой 1,82 мегаджоуля. Вообще-то такой энергии едва хватает, чтобы сварить две чашки кофе. Но поскольку импульсы длятся невероятно короткое время — три миллиардных доли секунды каждый, — то энергии вполне хватает на то, чтобы зажечь «ливерморское солнце». Мгновенная мощность 192 импульсов достигнет в этот миг 3 трлн. ватт — почти в 1000 раз больше, чем установленная мощность всех электростанций США.

Устройство лазерной мишени. Полимерная капсула с изотопами водорода окружена двухслойной оболочкой. Снаружи мишень покрыта медью или полимерной пленкой толщиной 10–15 мкм, изнутри — более толстым слоем железа, золота, индия или алюминия. Лазерная вспышка испаряет металл, и его пары сжимают капсулу, инициируя термоядерную реакцию.

Кроме чисто практических целей, «ливерморское солнце» послужит также и науке. Астрофизики надеются, что, получив в свое распоряжение громадные температуры и давления, они смогут точнее разобраться в процессах, происходящих в недрах нейтронных звезд, когда они превращаются в сверхновые. Да и то, что происходит в глубинах нашего Солнца, станет намного яснее.

Установка для термоядерного синтеза с помощью лазерных импульсов способна также создавать условия, типичные для взрыва водородных бомб. А это значит, что отпадает необходимость производить испытания такого оружия в натуре.

Обошлось сооружение такой установки в 6 млрд. долларов. Дорого, конечно, но все же дешевле, чем строить токамак. Тем не менее, некоторые исследователи недовольны и этой установкой. «Лазеры энергетически мало эффективны, КПД их невелик», — говорят они. Поэтому исследователи больше уповают на обстрел мишеней тяжелыми ядрами, скажем, пучками атомов ксенона или цезия, а также рентгеновскими лучами. Именно о таком проекте недавно сообщили сотрудники национальной лаборатории Сандиа в Альбукерке, штат Нью-Мексика.

Речь здесь идет о подрыве крошечной термоядерной бомбы, которая получается при сжатии с помощью мощных рентгеновских лучей капсулы с тяжелым водородом — дейтерием. При этом состояние водорода было доведено практически до тех же параметров, что он имеет внутри звезд. Подобные контролируемые микровзрывы, безопасные вследствие своей малой мощности, могут стать основой альтернативного способа генерации электроэнергии.

Теперь о технике. Ускоритель представляет собой гигантское колесо диаметром более 30 м. В самом центре колеса помещен цилиндрический контейнер диаметром в 40 мм, состоящий из 360 вертикальных вольфрамовых проволочек. Внутрь контейнера вставляется цилиндр из пенопласта, в который вмонтирована пластиковая капсула диаметром 4,5 мм, содержащая дейтерий.

Сначала электрический импульс с силой тока в 20 млн. ампер испаряет вольфрамовую решетку и возбуждает магнитное поле. Оно сжимает вольфрамовый пар в центре цилиндра. При этом возникает мощная ударная волна, которая генерирует рентгеновское излучение. А лучи, в свою очередь, сжимают крупицы дейтерия, раскаляют их, превращая в плазму с температурой в 10 млн. градусов.

При проведении подобных экспериментов детекторы отмечают выделение нейтронов, что свидетельствует о протекании термоядерных реакций. Но мощности каждого такого взрыва едва достаточно для питания 40-ваттной электролампочки в течение 10 -4доли секунды.

Схема рентгеновской термоядерной установки. Рентгеновские лучи со всех сторон атакуют мишень, вызывая термоядерный взрыв в миниатюре. Тепло передастся окружающей рабочую камеру воде, а та, превращаясь в пар, вращает турбину электрогенератора.

В дальнейшем предстоит повысить мощность самого ускорителя, придумать устройство, которое бы автоматически подавало с определенным интервалом капсулы в самый центр установки, отработать всю технологическую цепочку. В общем, работы еще немало, и стоит она недешево. Лишь на первый ее этап намечено потратить 60 млн. долларов. Но, как полагают исследователи, овчинка, безусловно, заслуживает выделки.