Три имитации Солнца: и светят, и греют

Американские ученые завершают последний этап приготовлений к уникальному эксперименту. В специально разработанной установке они попробую сымитировать процессы, протекающие в ядре Солнца. Старт исследования запланирован на июнь 2009 года.

Фото: Три имитации Солнца: и светят, и греют

Национальная воспламеняющая установка (NIF) построена в Калифорнии содружеством американских институтов. В ходе эксперимента 192 лазера будут синхронно облучать небольшую дозу водородного топлива, что приведет к реакции ядерного синтеза. В случае удачи человечество узнает много нового о нашем светиле, а, кроме того, будет изучена возможность применения водородного топлива.

Постройка NIF заняла без малого двенадцать лет. В результате получилась исследовательская установка, снабженная самыми мощными в мире лазерами. Европейские коллеги высоко оценили ее потенциал. «В случае успеха, случится самое настоящее наукотрясение, - уверяет профессор Майк Дюн, руководящий аналогичным европейским проектом. - Грядущий эксперимент может перевести ядерный синтез из ведения науки в коммерческую энергетику».

Исследования ядерного синтеза начались еще в 50-х годах прошлого века, но очень долгое время оставались уделом теоретической науки. Процесс возникает при слиянии двух изотопов водорода – дейтерия и трития. В результате получается атом гелия и высвобождается свободная энергия. Земля в достаточной степени обеспечена обоими компонентами для реакции – дейтерий можно добывать из морской соли, а тритий приготавливается из лития, содержащегося в грунте.

Для того чтобы имитировать процессы солнечного ядра на Земле, необходимо выполнить ряд условий. Для старта реакции ядерного синтеза достаточно лишь по 150 микрограмм дейтерия и трития. Лазеры NIF будут облучать их с частотой 20 миллиардов импульсов в секунду с общей мощностью 500 триллионов Ватт. Одновременно топливо будет подвергаться сжатию, пока его плотность не повысится примерно в 100 раз. В образовавшейся среде установится постоянная температура 100 миллионов градусов Цельсия, при которой начнет процесс слияния изотопных ядер.

На Солнце ядерный синтез проистекает при меньшей температуре - 10 миллионов градусов. Но изотопы подвергаются гораздо большему воздействию давления, которое просто невозможно воспроизвести на Земле.

Для запуска NIF потребуется колоссальное количество энергии – общая потребляемая мощность установки на старте вплотную приближается к максимальной нагрузке всех Соединенных Штатов. Однако уже спустя несколько минут ядерный синтез начнет возвращать энергию в количестве, превосходящем расход в 10-100 раз.

Смотрите фоторепортажи в разделе " Наука и история "

Все исследователи уверены, что запуск NIF пройдет без осложнений и будут получены все запланированные результаты. Поэтому европейское научное сообщество уже приступило к реализации нового проекта в области ядерного синтеза - Hiper (High Power Laser Energy Research). Решение о строительстве этой установки было принято в октябре 2008 года.

В основе Hiper лежит совершенно другая технология накачки лазеров. Если в NIF они работают непрерывно, изменяя лишь частоту импульсов, лазеры европейского аналога будут включаться только для поддержания процесса один раз в несколько часов. Соответственно, Hiper потребляет меньше энергии на питание лазеров, но и его эффективность в пассивном режиме будет несколько ниже.

Кроме того, установке Hiper уготовано работать в полностью автоматизированном конвейерном режиме, при котором закладка новых порций топлива и удаление получившегося в результате гелия осуществляются роботами. Начало строительства европейского проекта запланировано через 7-8 лет.

Еще одним проектом по развитию энергетики на основе ядерного синтеза станет другая европейская установка - Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER), работы над созданием которого уже полным ходом идут в городе Карадаш (Франция). В основе этого оборудования лежит альтернативный способ получения энергии – «магнитное сужение».

В ITER изотопный газ, раскаленный до состояния плазмы, будет разгоняться через череду магнитных полей, придающих ему форму тора. Подобная система называется токамак, она была изобретена в 1951 году советскими физиками И.Е. Таммом и А.Д. Сахаровым.

Все эти проекты станут важной вехой в становлении энергетики ядерного и термоядерного синтеза и откроют перед человечеством перспективы нового способа получения дешевой и безопасной энергии.

Читайте также в разделе " Наука и техника "