В Сарове смонтировали мощнейшую в мире лазерную установку

В РФЯЦ-ВНИИЭФ завершили важный этап сооружения мощнейшей в мире лазерной установки: смонтировали камеру взаимодействия, в которой планируется провести управляемую реакцию термоядерного синтеза. А это значит, что Саров может стать первым в гонке за термояд — основу экологически чистой и безопасной энергетики будущего.

Строительство комплекса зданий для размещения лазера началось в Сарове пять лет назад. Возведен основной корпус площадью с два футбольных поля и высотой с 10-этажный дом. В этом здании на специальном основании установили камеру взаимодействия — шар диаметром 10 м и массой 120 т. По сути, аналог реактора на атомной станции, внутри которого мощным лазерным излучением будет зажжена реакция термоядерного синтеза.

Лазерный термояд, в отличие от магнитного, который используют в проекте ИТЭР, не нуждается в создании сверхмощных магнитных полей для сверхсильного сжатия вещества. Саровские ученые считают, что смогу получить контролируемую термоядерную реакцию, сфокусировав излучение сверхмощных лазеров на дейтериево-тритиевой мишени.

Для розжига термояда нужен не только мощный лазер, но и точное сведение лучей. «Перед переносом камеры на штатное место ее испытали вакуумом и проверили геометрию. О точности произведенных монтажных операций свидетельствуют следующие цифры: максимальное отличие формы камеры от сферы составляет менее 5 мм, а оси всех портов (через которые вводятся лазерные лучи. — «СР») направлены на ее центр с погрешностью менее 1 мм., — говорит главный конструктор проекта Юрий Шагалкин.

Корпус камеры взаимодействия изготовлен из алюминиевых листов толщиной 100 мм. Чтобы обеспечить качество швов, построили специальный ангар, где поддерживался особый микроклимат, чистота и постоянная температура. Здание, где теперь располагается камера взаимодействия, строили одновременно с камерой, стройка шла рядом со спецангаром.

Технологию сварки толстого листового алюминия разработала и применила компания-подрядчик. За 14 месяцев специалисты сварили огромный шар и раскроили на его поверхности отверстия для размещения систем ввода излучения, технологических систем и диагностического измерительного оборудования. Работы проводили под контролем высокоточного геодезического оборудования.

Рабочие, которые строили камеру взаимодействия, работали в три смены. Для них были созданы все условия: прямо в ангаре соорудили душевые и комнату отдыха.

Саровский суперлазер строят на основе советских и российских научных и технологических решений, которые были выработаны в результате экспериментов на лазерных установках РФЯЦ-ВНИИЭФ «Искра‑5» и «Луч». «Компетенции ядерного центра, используемые для оборонных целей и обеспечившие мир на планете, должны теперь послужить основой для получения дешевой и безопасной энергии. Также установка будет активно использоваться для проведения фундаментальных исследований в области физики высоких плотностей энергии», — отметил президент Российской академии наук Александр Сергеев.

Сейчас самые мощные лазерные исследовательские установки расположены во Франции и США. В марте 2016 года американские ученые заявили об очередном шаге к управляемому термоядерному синтезу. Однако с тех пор новостей нет. По словам директора Института лазерно-физических исследований РФЯЦ-ВНИИЭФ, академика РАН Сергея Гаранина, система облучения, примененная в США, не может обеспечить необходимую однородность облучения капсулы. «Наша система облучения сферически симметрична. Учитывая предыдущий опыт экспериментов и большую выходную энергию установки, у нас есть все шансы добиться желаемого (зажигания термоядерной реакции в мишени. — «СР») первыми в мире», — говорит он.

Саровские ученые считают, что комплекс с лазерной установкой после ввода в эксплуатацию может стать международным научным центром коллективного пользования, который привлечет во ВНИИЭФ множество талантливых ученых.

Строят лазерную установку за счет государства.

МАГНИТНЫЙ И ЛАЗЕРНЫЙ

Сейчас в мире развиваются два способа получения управляемой термоядерной реакции: магнитный и лазерный.

До настоящего времени самой перспективной считалась созданная в СССР технология токамака. На Западе параллельно развивали технологию стелларатора. Обе предполагают разогрев дейтерия до состояния плазмы с помощью микроволнового излучения и удержание плазмы с помощью сильных магнитных полей.

Идею лазерного термояда предложили советские ученые Николай Басов, Олег Крохин и Андрей Сахаров. В ее основе лежит способность лазера концентрировать излучение в очень короткое время на очень малой площади поверхности вещества, создавая энергию высокой плотности. Расчеты ученых показывают: если лазерные лучи большой мощности одновременно и точно воздействуют на мишень с дейтериево-тритиевой смесью, возникают условия для инициирования реакции термоядерного синтеза с большим выделением энергии.

Термоядерная электростанция на основе токамака или стелларатора работала бы по такому циклу: разогрев плазмы — удержание плазмы — гашение термоядерного синтеза — снятие тепла — закачка дейтерия — разогрев плазмы.

Если электростанция будет создана на основе лазерного термояда, цикл другой: накачка лазера — лазерный обстрел мишени — термоядерная реакция — снятие тепла — замена мишени — накачка лазера.