ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные понятия физики управляемого термоядерного синтеза с лазерным нагревом мишени и инерциальным удержанием плазмы из "Физика мощного лазерного излучения " УТС с инерциальным удержанием плазмы возник как альтернатива УТС на основе магнитного удержания плазмы (например, в токамжах). [c.89] В экспериментах по лазерному термоядерному синтезу с инерциань-ным удержанием плазмы производят быстрое сжатие микроскопических капель термоядерного топлива и его сильный разогрев путем сферически-симметричного облучения несколькими лазерными пучками огромной мощности. Достигаемые при этом на короткое время температуры и плотности плазмы оказьшаются достаточными для эффективного термоядерного горения топлива. В течение быстротечного нагрева и протекания термоядерной реакции плазма не успевает разлететься из-за конечной скорости разлета — в этом и состоит принцип инерцианьного удержания плазмы. [c.89] Выделяющаяся при этом энергия делится между ядром гелия (3,5 МэВ) и нейтроном (14,1 МэВ). [c.89] Энергетическая эффективность этой реакции такова, что сжигание природного дейтерия, содержащегося в 1 л обычной воды, может дать энергию, эквивалентную той, которая выделяется при сжигании 300 л бензина. [c.89] С физической точки зрения проблема УТС состоит в том, чтобы, во-первых, нагреть плазму до термоядерных температур (при которых положительно заряженные ядра дейтерия и трития, сталкиваясь, могут сблизиться на достаточно малое расстояние, при котором становится возможной реакция синтеза), и, во-вторых, удерживать горячую плазму достаточно долго — так, чтобы выделившаяся при этом энергия термоядерного синтеза оказалась больше затраченной на нагрев и удержание. [c.89] В ЛТС наиболее перспективна схема зажигания термоядерного топлива в виде микрокапель с предварительным очень сильным сжатием — наподобие того, как в обычных двигателях внутреннего сгорания топливную смесь перед тем, как поджечь, сильно сжимают под поршнем или в турбине. В термоядерных мишенях используют сжатие за счет абляции, т.е. за счет реактивных сил, возникающих при разлете внешних слоев предварительно разогретой мишени. [c.90] Основные идеи ЛТС были высказаны и обоснованы в начале 60-х годов Басовым и Крохиным в СССР [6] и Накколсом [7] в США. Первые термоядерные нейтроны в экспериментах по ЛТС были зарегистрированы в 1972 г. вФИАН [8]. [c.90] Это соотношение и называют критерием Лоусона. [c.91] На рис. 2.9 приведена температурная зависимость параметра ivo) для реакций DD и DT. [c.91] Требования, предъявляемые критерием Лоусона к лазерному излучению, нагревающему и сжимающему плазму, и к размерам мишени, можно оценить из следующих соотношений. [c.91] Пример. Оценим требуемую энергию лазерного импульса. Положим М = 1,1 = 1, 3ед = 1. Тогда по (2.2.53) имеем И лаз 1 6 МДж. ЕслиМ = = 100, то эта оценка возрастает на 6 порядков. Это — огромная энергия, практически недостижимая в обозримом будущем. Это означало бы практическую невозможность ЛТС, если бы не фактор в знаменателе (2.2.53). Если выбрать т = 10 (предварительное 10-кратное сжатие мишени), то лаз =16 кДж — уже приемлемая величина, и даже при М = 10 оценка лаз 16 МДж не выглядит безнадежной. [c.92] Следовательно, ключом к практическому осуществлению ЛТС является предварительное изоэнтропийное (без нагрева) сжатие вещества мишени. [c.92] В настоящее время сооружаются крупные лазерные установки с энергией в мегаджоульном диапазоне и с импульсами субнаносекундной длительности, с помощью которых ожидается достижение положительного выхода термоядерной реакции, т.е. превышения полученной в результате ЛТС энергии над затраченной для инициации реакции. [c.92] Появившиеся в последнее время сообщения о возможной регистрации реакции ядерного синтеза в электролитической ячейке при комнатной температуре [9] (так назьгеаемая реакция низкотемпературного ядерного синтеза) могут стимулировать изучение и в какой-то мере использование подбарьерной стадии этой реакции. [c.92] Вернуться к основной статье