:: OSEL.CZ :: – Термоядерные реакторы производят топливные таблетки с помощью собственных лазеров

В декабре 2022 года они добились значительного успеха в Национальном центре зажигания США, который является частью Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии. В общей сложности около 60 лет усилий им удалось с помощью системы из 192 высокоэнергетических лазеров поразить топливную таблетку с дейтерием и тритием, вызвав имплозию и воспламенение инерционно-поддерживающего синтеза (инерционная термоядерная реакция воспламенения).

Это был несомненный успех, причем долгожданный. В то же время ясно, что предстоит еще много работы до практического использования термоядерной энергии. На данный момент можно постоянно совершенствовать существующие технологии и искать новые идеи. Именно это и сделала команда под руководством Игоря Игуменщева из Американского университета Рочестера, штат Нью-Йорк.

Они решили одно из относительно фундаментальных препятствий, которое сегодня преследует инженеров по термоядерному синтезу, – как производить топливные таблетки, необходимые для работы термоядерного реактора вышеуказанного типа. В наши дни эти гранулы очень сложны и дороги в производстве. Производственный процесс включает использование жидкого гелия для замораживания дейтерия и трития до температуры на 11 К выше абсолютного нуля. Затем этот материал в виде слоев используется для производства гранул.

Но эта процедура хороша только для лабораторий, где разрабатывается термоядерный реактор и где не сильно заботятся о тратах. Для практической работы термоядерного реактора, который каждый день поглощал бы много топливных таблеток, такой производственный процесс совершенно не подходит.

Поэтому команда Университета Рочестера с 2020 года работает над технологией, которая позволила бы производить топливные таблетки непосредственно в термоядерном устройстве, используя высокоэнергетические лазеры термоядерного реактора. В таком случае выстрел термоядерной системы лазеров фактически создаст топливную таблетку перед взрывом и воспламенением термоядерного синтеза.

Игуменщев и его коллеги не использовали твердотопливную таблетку. Вместо этого они ввели дейтерий и тритий в пенопластовую капсулу и поместили ее в фокус огня термоядерных лазеров. Запуск лазеров сначала заставляет пенопластовую капсулу схлопываться в сферу дейтерия и трития, плотность которой такая же, как у топлива, используемого сегодня для этого типа термоядерного синтеза. Затем он взрывается, и синтез воспламеняется.

На данный момент новый вид обработки топливных таблеток — это всего лишь экспериментальный процесс, проверенный в Лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера, где работает один из самых мощных лазеров в мире OMEGA. Тем не менее, исследователи считают, что это может стать жизнеспособным процессом для создания топливных таблеток для этого типа термоядерного синтеза.

Видео: Лаборатория лазерной энергетики Рочестерского университета

Литература

Новый Атлас 13. 7. 2023.

Письма о физическом обзоре 131: 015102.