Die letzte Phase der Installation einer thermonuklearen Laserinstallation wurde letzte Woche in Sarov abgeschlossen. Mit seiner Hilfe ist geplant, Experimente zur kontrollierten thermonuklearen Trägheitsfusion durchzuführen. Die Idee, eine solche Einrichtung zu schaffen, wurde erstmals in den 1950er Jahren von den Akademikern Andrei Sacharow und Igor Tamm vorgeschlagen.
Eine solche Installation funktioniert wie folgt: Eine kugelförmige Kapsel wird mit einer Mischung aus Deuterium und Tritium gefüllt, dann wird ein starker Laserpuls an ihre Oberfläche gesendet. Unter der Wirkung des Impulses verwandelt sich ein Teil der Kapsel in Dampf, wodurch ein Ablationsdruck erzeugt wird, der den Kugelkolben auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Als nächstes wird das Gemisch symmetrisch auf die für die thermonukleare Reaktion erforderlichen Parameter komprimiert.
Die Kosten für die weltweit leistungsstärkste Laseranlage mit doppeltem Verwendungszweck werden auf etwa 45 Milliarden Rubel geschätzt. Derzeit haben die USA und Frankreich eine ähnliche Laseranlage. Im Gegenzug wird das russische Werk seine ausländischen Kollegen übertreffen und das mächtigste der Welt sein. Die Leistung der Installation beträgt ca. 2,8 MJ, während die Leistung der oben genannten amerikanischen und französischen Lasersysteme 2 MJ nicht überschreitet.
Die Laserinstallation wird doppelt genutzt. Einerseits wird es eine defensive Komponente sein, da die Physik des dichten heißen Plasmas und die Physik der hohen Energiedichten derzeit in solchen Einrichtungen am genauesten untersucht werden. Diese Experimente können darauf abzielen, thermonukleare Waffen herzustellen. Andererseits ist es die Energiekomponente. Derzeit äußern Physiker auf der ganzen Welt die Idee, dass die thermonukleare Laserfusion für sie nützlich sein kann, um die Energie der Zukunft zu entwickeln.
Es ist geplant, die Ultrahochleistungslaseranlage UFL-2m im Jahr 2020 mit voller Leistung zu starten. Die Laserinstallation wird 192 Laserkanäle umfassen und ihre Abmessungen werden flächenmäßig mit zwei Fußballfeldern vergleichbar sein. In dieser einzigartigen Einrichtung ist geplant, Grundlagenforschung zur Untersuchung von hochtemperaturdichtem Plasma durchzuführen.
In den letzten 40 Jahren wurde in Sarov eine sehr leistungsfähige Basis für die Entwicklung von Lasern mit unterschiedlichen Leistungen geschaffen. Die Laserproduktionslinie ist ein Kerngeschäft für den gesamten Sarov Technopark, auf dessen Gebiet bereits mehr als 30 ansässige Unternehmen eingesetzt haben.
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Gleichzeitig wird die UVL-2m-Laseranlage tatsächlich zur Erzeugung einer thermonuklearen Reaktion verwendet. Bereits 1963 schlugen der sowjetische Physiker, Akademiker Nikolai Basov und Oleg Krokhin vor, mit einer Laserinstallation ein thermonukleares Ziel zu zünden und auf dieser Grundlage eine thermonukleare Zündung durchzuführen und in Zukunft ein thermonukleares Kraftwerk zu schaffen. Dieses Schema unterschied sich von dem zuvor vorgeschlagenen und war mit einem magnetischen Einschluss verbunden. Auf der Grundlage dieses Prinzips wird derzeit die ITER-Installation in der französischen Stadt Cadarache gebaut, einem gemeinsamen internationalen Projekt mehrerer Länder.
Die im Bau befindliche Laserinstallation in Russland wird es ermöglichen, den sogenannten Trägheitsmodus zu verwenden, bei dem thermonuklearer Brennstoff nicht aufgrund der Tatsache, dass er lange Zeit heiß ist und der Stoff nicht sehr dicht bleibt, sondern im Gegenteil - das thermonukleare Gemisch wird auf eine sehr hohe Temperatur komprimiert und Dichte. Darüber hinaus dauert dieser Vorgang selbst sehr kurz. Der Unterschied besteht darin, dass in diesem Fall eine kleine kontrollierte Mikroexplosion durchgeführt wird.
Eine superstarke Laserinstallation kann auch für andere Zwecke benötigt werden, insbesondere mit ihrer Hilfe wird es möglich sein, sich den Eigenschaften anzunähern, auf die Materie beispielsweise in Sternen wie in der Sonne komprimiert und erwärmt werden kann. Aus diesem Grund kann die Forschung auf dem Gebiet des Hochtemperaturplasmas im Interesse der Astrophysik angewendet werden - zur Untersuchung des astrophysikalischen Plasmas. Oft ist die Menschheit mit der Tatsache konfrontiert, dass wir die grundlegenden Eigenschaften der Materie, insbesondere bei hohem Druck und hoher Dichte, nicht vollständig kennen und verstehen. Zum Beispiel die Zustandsgleichung. Um diese Probleme zu lösen, werden spezielle Ziele festgelegt, mit deren Hilfe solche Untersuchungen mit Hilfe von Laserinstallationen durchgeführt werden. Es gibt viele andere Bereiche von Hochleistungslaseranwendungen, die für Wissenschaftler auf der ganzen Welt von Interesse sind.
Es wird angenommen, dass der Aufbau eines ultra-leistungsstarken UFL-2m-Lasers bei der Entwicklung eines thermonuklearen Reaktors helfen kann. Wenn wir uns der Geschichte zuwenden, kann man feststellen, dass das erste Atomkraftwerk fast gleichzeitig mit der Entwicklung von Atomwaffen geschaffen wurde. Zu einer Zeit hofften die Gründerväter, die am Teststandort eine Zündung erhalten hatten, dh in der Praxis eine thermonukleare Explosion durchgeführt hatten, dass ein thermonuklearer Reaktor ziemlich schnell entwickelt werden würde. Zu diesem Zeitpunkt erschien Andrei Sacharows Vorschlag, die Wärmeisolierung durch ein Plasmamagnetfeld zur Begrenzung des Plasmas zu nutzen. Seit den 1950er Jahren ist jedoch mehr als ein halbes Jahrhundert vergangen, und die Menschheit hat immer noch keinen Kernreaktor. Es stellte sich heraus, dass seine Entstehung ein sehr schwieriges Problem darstellt, da Plasma eine ziemlich instabile Sache ist und eine Reihe verschiedener Merkmale aufweist.
Die Grundlagenforschung zur Schaffung eines thermonuklearen Reaktors ist noch im Gange, daher kann nichts über den Zeitpunkt dieses Projekts gesagt werden. Wenn gleichzeitig ein thermonuklearer Brennstoff in einer amerikanischen oder einer neuen russischen Anlage gezündet werden kann, beginnen die Arbeiten zur Schaffung eines thermonuklearen Reaktors fast augenblicklich.
Der in der russischen Installation verwendete Laser wird wie sein amerikanisches Gegenstück gepulst. In diesem Fall wird es notwendig sein, nicht nur das eigentliche Problem der Zündung von Kernbrennstoff zu lösen, sondern auch Lasertechnologien signifikant zu entwickeln, um in der Praxis den sogenannten pulsperiodischen Laser zu erhalten. Um elektrische Energie von solchen Anlagen zu erhalten, muss der Laser mit einer Frequenz von etwa 10 Schuss / min schießen können. Derzeit gibt es einfach keine solchen Laser. Aber gerade die Entwicklung von Lasertechnologien wird bei der Entwicklung einer neuen russischen Anlage umgesetzt, die zur Entstehung neuer Ansätze und neuer Materialien bei der Entwicklung von Lasern beitragen wird. Die Welt unternimmt bereits die ersten Schritte in diese Richtung. Es gibt bereits gepulste periodische Systeme mit ausreichender Leistung, aber es braucht noch Zeit,um neue Laserumgebungen zu schaffen, neue Materialien.
Gleichzeitig kann die russische Installation das Wissen ergänzen, das bei der Umsetzung eines internationalen Projekts zur Schaffung eines Kernreaktors in Karadash gewonnen wird. Obwohl die Prinzipien der verwendeten Anlagen unterschiedlich sind, sind die Zündprozesse immer noch ähnlich. Forschung und Materialien, die in diesen beiden Einrichtungen erhalten werden, können sich ergänzen.