Инерциальный управляемый термоядерный синтез

Этапы сжатия мишени

Инерциальный управляемый термоядерный синтез^[1] — один из видов термоядерного синтеза, при котором термоядерное топливо удерживается собственными силами инерции. Идея заключается в быстром и равномерном нагреве термоядерного топлива, так, чтобы образовавшаяся плазма до разлёта успела прореагировать. Таким образом, при использовании данного принципа реактор будет импульсным.^[2]

Для D-T плазмы сжатой в 100 раз^[3] с температурой 10⁸К и диаметром в 2 мм, время удержания соответствует 10⁻⁹ секунды, что создаёт значительную проблему мгновенности разогрева.^[2] Поэтому для разогрева используют различные высокомощные лазеры, в том числе лазеры сверхкоротких импульсов.^[3] Для увеличения плотности и времени удержания используется радиационная имплозия мишени, и прочие вторичные эффекты.

Для сжатия и нагрева мишени энергия передается через ее поверхностные слои с помощью высокоэнергетических лазерных лучей, электронов и ионов, хотя по ряду причин почти все опытные установки по состоянию на 2017 год используют лазеры. Перегретый внешний слой взрывается наружу, создавая реактивную силу действующего на остатки мишени, сжимая ее. Этот процесс должен создавать ударные волны, направленные внутрь мишени. Достаточно мощная серия ударных волн может сжать и нагреть топливо в центре так, что начнется термоядерная реакция.

Энергия, что высвобождается в результате такой реакции, способна нагревать окружающее топливо и, если температура будет достаточно высока, это также может начать термоядерную реакцию. Целью таких установок является возможность достичь термоядерного «горения», когда процесс высвобождения тепла вызывает звеньевую реакцию, затрагивающую значительную часть топлива. Обычный шарик топлива имеет размер булавочной головки и содержит около 10 миллиграммов топлива. На практике лишь незначительная часть этого топлива может быть задействована в термоядерной реакции, но если все это топливо будет использовано, это высвободит энергию, эквивалентную сгоранию барреля нефти.

Инерционный управляемый термоядерный синтез является одним из двух основных подходов в исследованиях термоядерной энергии, а второй - это магнитный управляемый термоядерный синтез.

Проекты

В 2009 году США, в рамках исследования инерциального термоядерного синтеза, произвели пробный запуск лазеров в национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (NIF).^[4]

См. также

Примечания

↑ Зачастую слово «управляемый» опускают. Инерциальный управляемый термоядерный синтез Курс профессора О.И.Василенко, читавшийся в 2008 году на кафедре общей ядерной физики МГУ
↑ ^2,0 ^2,1 БОЙКО В.И (Томский политехнический университет), Управляемый термоядерный синтез и проблемы инерциального термоядерного синтеза Архивная копия от 15 июня 2010 на Wayback Machine // Соросовский образовательный журнал №6, 1999, стр 97-104; pdf Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine
↑ ^3,0 ^3,1 Проф. Б.И.Лучков, Пути ядерного синтеза Архивная копия от 4 января 2014 на Wayback Machine // Физика (ИД Первое сентября), ISSN 2077-6578, 2003 № 28
↑ Леонид Попов, «Крупнейший лазер направил тераватты на кончик ядерной иглы» Архивная копия от 31 мая 2010 на Wayback Machine // Мембрана, 31 марта 2009

Литература

R. Betti and O. A. Hurricane. Inertial-confinement fusion with lasers (англ.) // Nature Physics. — 2016. — Vol. 12. — P. 435–448. — doi:10.1038/nphys3736.

Учебная

Физические процессы при сжатии лазерных мишеней : [учебное пособие] / Н. Г. Басов, В. Б. Розанов ; Московский инженерно-физический институт, [Факультет экспериментальной и теоретической физики]. — Москва : МИФИ, 1986 (1987). — 77, [2] с. : ил.
Физические процессы на стадии термоядерного горения : [учебное пособие] / Н. Г. Басов, В. Б. Розанов ; Московский инженерно-физический институт, [Факультет экспериментальной и теоретической физики]. — Москва : МИФИ, 1986. — 23, [1] с.

Научно-популярные

Лазерный «ключ» к термоядерной энергии / С. Ю. Гуськов, В. Б. Розанов. — Москва : Знание, 1986. — 61,[2] с. : ил., табл.; 20 см. — (Новое в жизни, науке, технике. Физика : подписная научно-популярная серия; 4/1986).
Физика лазерного термоядерного синтеза / Н. Г. Басов, И. Г. Лебо, В. Б. Розанов. — Москва : Знание, 1988. — 172, [2] с., [4] л. ил. : ил.; 21 см. — (Народный ун-т. Естественно-научный факультет).; ISBN 5-07-000011-X

Ссылки

Бойко В.И. (Томский политехнический университет), Управляемый термоядерный синтез и проблемы инерциального термоядерного синтеза // Соросовский образовательный журнал № 6, 1999, стр. 97-104.
В. Парафонова. Ядерный синтез в лазерной искре // «Наука и жизнь» 2003, № 02.

[call-1] Зачастую слово «управляемый» опускают. Инерциальный управляемый термоядерный синтез Курс профессора О.И.Василенко, читавшийся в 2008 году на кафедре общей ядерной физики МГУ

[boyko1999-2] 2,0 ^2,1 БОЙКО В.И (Томский политехнический университет), Управляемый термоядерный синтез и проблемы инерциального термоядерного синтеза Архивная копия от 15 июня 2010 на Wayback Machine // Соросовский образовательный журнал №6, 1999, стр 97-104; pdf Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine

[luchkov-3] 3,0 ^3,1 Проф. Б.И.Лучков, Пути ядерного синтеза Архивная копия от 4 января 2014 на Wayback Machine // Физика (ИД Первое сентября), ISSN 2077-6578, 2003 № 28

[nif.memb2009-4] Леонид Попов, «Крупнейший лазер направил тераватты на кончик ядерной иглы» Архивная копия от 31 мая 2010 на Wayback Machine // Мембрана, 31 марта 2009

[1]

[2]

[3]

[4]