В секретном городе собрали будущую звезду
В Российском федеральном ядерном центре в городе Саров завершили сборку камеры взаимодействия самой мощной лазерной установки в мире. В скором времени здесь зажгут термоядерную реакцию сродни той, что происходит внутри звёзд
Звезда — это просто. Масса вещества в небольшом объёме сжимается до такой степени, что начинается реакция термоядерного синтеза. Эта реакция даёт энергию, свет, тепло, которые и обеспечивает, например, условия для существования жизни на нашей планете Земля.
Звезду учёные создали. Давно, почти 50 лет назад. Тут же взорвали. Впечатлились сами, удовлетворили военных, озадачили политиков. Одно было плохо: термоядерное устройство взрывалось хорошо, а вот заставить его гореть не удавалось. «Звезда» получалась на диво разрушительной, а вот заставить её отдавать энергию в контролируемом режиме не удаётся все эти прошедшие полвека. Не удаётся даже пулу основных богатых, научно-развитых и ядерных держав. Международный термоядерный реактор ИТЭР в Кадараше во Франции денег ест много, а вот запуск его перекладывается и перекладывается на всё более дальние сроки.
Проблема в том, что термоядерная реакция — это, проще говоря, создание и горение плазмы. Очень горячей — миллионы градусов. Из какого материала надо построить реактор, стенки которого такую температуру его удержат? Ответ нашли: ни из какого. Стенками должно быть магнитное поле. Вот полвека его и обеспечивают. Как физически, так и экономически. В конце концов, установка должна отдавать больше энергии, нежели забирает на свою работу.
Но есть и другой путь.
Термоядерную энергию можно получать с помощью лазера. В конце концов, лазер — это тоже в определённой мере инструмент для создания плазмы. Если несколько лазерных лучей нацелить на одно место, то они теоретически могут родить такую плотность энергии, что может начаться и поддерживаться реакция термоядерного синтеза.
Такую установку и собрали
Вот такую установку — для создания небольшой, но своей звезды — и собрали в городе Саров, ранее известном как родина русской атомной бомбы под названием Арзамас-16. Здесь в 1946 году был основан центр для решения задачи по созданию атомного щита СССР. В Арзамасе-16 при участии легенд русской науки Игоря Курчатова, Юлия Харитона, Игоря Тамма, Михаила Лаврентьева, Георгия Флёрова и были созданы первые отечественные атомные и водородные бомбы.
Установку для создания небольшой звезды собрали в городе Саров. Фото: Пресс-служба РФЯЦ-ВНИИЭФ
Теперь здесь располагается Российский федеральный ядерный центр — ВНИИ экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ, работает в системе «Росатома»). В него входят несколько институтов, в том числе Институт лазерно-физических исследований и Научно-технический центр высоких плотностей энергии.
В Российском федеральном ядерном центре — ВНИИЭФ — завершили сборку камеры взаимодействия самой мощной лазерной установки в мире, — сообщается в официальном сообщении института. — Таким образом, завершился важный этап сооружения лазерной установки нового поколения.
Официально «лазерная установка нового поколения» должна стать инструментом для научных исследований в области физики высоких плотностей энергии. Как пояснили Царьграду в Российском фонде фундаментальных исследований (РФФИ), который своими грантами поддерживает почти сотню работ по решению задач лазерного термоядерного синтеза, в том числе прямо связанных с проблемами зажигания и эффективности горения дейтерий-тритиевой плазмы, такие исследования напрямую ведут к будущей новой энергетике.
Сборка же камеры взаимодействия означает создание центрального аппарата всей установки, где и должно осуществляться взаимодействие лазерной энергии с веществом, в результате чего должна рождаться плазма. Этот аппарат представляет собой сферу диаметром 10 м и массой около 120 т, которую заполняют смесью дейтерия и трития, а затем облучают эту сметь мощным лазерным множественным импульсом из 192 каналов (или портов). В конечном итоге производится симметричное сжатие смеси до необходимых для возникновения термоядерной реакции параметров.
Правда, на практике ожидаются очень сложные проблемы, которые надо будет решать.
Как рассказал журналистам директор Института лазерно-физических исследований РФЯЦ-ВНИИЭФ академик Сергей Гаранин, «до сих пор никто в мире не смог в лаборатории зажечь термоядерную мишень». Дело в том, пояснил он, что «маленькое количество вещества нужно сжать до очень высоких плотностей». Поэтому отклонения от сферического сжатия недопустимы.
Известные трудности будет представлять и процесс зажигания. Для этого нужно на практике добиться импульсно-периодического режима работы лазера. Грубо говоря, чтобы он мог «стрелять» с нужной частотой. А таких лазеров покамест в мире не существует. Так что одновременно установка будет полигоном для создания таких устройств.
Российская лазерная установка по-настоящему огромна: это здание высотой с 10 этажей и длиной в 360 метров. Очень впечатляет при ближнем рассмотрении. Но при этом она и по мощности является самой большой в мире: с её 2,8 МДж она превышает конкурентные установки во Франции и США, чья мощность не превышает 2 МДж.
Стоимость проекта — 45 млрд рублей.
Российская лазерная установка по-настоящему огромна: это здание высотой с 10 этажей и длиной в 360 метров. Фото: Пресс-служба РФЯЦ-ВНИИЭФ
Будущие энергетические и научные возможности
Сегодня из научных кругов ВНИИЭФ слышатся несколько противоречащие друг другу голоса: мол, никаких военных интересов нет, с термоядерным оружием давно всё ясно, и вообще на установку, получившую индекс УФЛ-2М, будут даже пускать зарубежных исследователей, но в то же время это устройство будет вполне себе двойного назначения. На деле же верно второе. И это ещё на заре проекта утверждал научный руководитель ВНИИЭФ Радий Илькаев. По его словам, у установки по определению будет оборонная составляющая, так как физика горячей плазмы, физика высоких плотностей энергии сегодня плотно изучаются в интересах создания новых видов оружия. Но куда важнее энергетическая составляющая. Ведь овладение термоядерным синтезом фактически избавит человечество от необходимости сжигать нефть и газ. Более того, такие работы открывают путь к энергии будущего, которую мы пока, быть может, даже не представляем. Это ведь самая глубина вещества, да ещё в таких режимах, которые имеются только в глубинах звёзд. По маленькому солнышку в каждый дом — каково? Фантастика, конечно, но кто представлял страшного и ужасного бога науки 1960-х годов по имени ЛАЗЕР в роли простого считывальщика информации с компакт-дисков?
На полную мощность установку УФЛ-2М планируют запустить в 2020 году. Ввод в эксплуатацию первой очереди запланирован на 2022 год.