Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Термоядерный синтез с инерционным удержанием с использованием лазеров быстро прогрессировал в конце 1970-х - начале 1980-х годов: от способности доставлять всего несколько джоулей лазерной энергии (за импульс) до способности доставлять десятки килоджоулей к цели. На этом этапе для экспериментов требовались очень большие научные устройства. Здесь вид 10-лучевого лазера LLNL Nova , показанный вскоре после завершения работы над лазером в 1984 году. Примерно во время создания своего предшественника, лазера Шивы , термоядерный синтез вошел в сферу « большой науки ».

Термоядерный синтез с инерционным удержанием ( ICF ) - это вид исследований в области термоядерной энергии, который пытается инициировать реакции термоядерного синтеза путем нагревания и сжатия топливной мишени, обычно в форме таблетки, которая чаще всего содержит смесь дейтерия и трития . Типичные топливные гранулы имеют размер булавочной головки и содержат около 10 миллиграммов топлива.

Для сжатия и нагрева топлива энергия доставляется к внешнему слою мишени с помощью высокоэнергетических лучей лазерного света, электронов или ионов , хотя по ряду причин почти все устройства ICF по состоянию на 2015 год использовали лазеры. Нагретый внешний слой взрывается наружу, создавая силу реакции против остальной части цели, ускоряя ее внутрь и сжимая цель. Этот процесс предназначен для создания ударных волн, которые проходят внутрь через цель. Достаточно мощный набор ударных волн может сжать и нагреть топливо в центре настолько, что возникнут реакции синтеза.

ICF - это одна из двух основных областей исследований термоядерной энергии, вторая - термоядерный синтез с магнитным удержанием . Когда он был впервые предложен в начале 1970-х, ICF казался практическим подходом к производству электроэнергии, и эта область процветала. Эксперименты 1970-х и 80-х годов показали, что эффективность этих устройств была намного ниже, чем ожидалось, и добиться воспламенения будет нелегко. На протяжении 1980-х и 90-х годов было проведено множество экспериментов, чтобы понять сложное взаимодействие высокоинтенсивного лазерного света и плазмы. Это привело к созданию более новых машин, гораздо более крупных, которые, наконец, достигли бы энергии воспламенения.

Самый крупный действующий эксперимент ICF - это National Ignition Facility (NIF) в США, разработанный с использованием многолетнего опыта более ранних экспериментов. Как и те более ранних экспериментах, однако, НИФ не удалось достичь зажигания и является, как 2015, генерируя около 1 / 3 требуемых уровней энергии. [1]

Описание [ править ]

Базовый синтез [ править ]

Основная статья: Ядерный синтез
Лазер с непрямым приводом ICF использует хольраум, который облучается конусами лазерного луча с обеих сторон на своей внутренней поверхности, чтобы омыть термоядерную микрокапсулу внутри гладкими рентгеновскими лучами высокой интенсивности. Рентгеновские лучи с самой высокой энергией просачиваются через хольраум, представленный здесь оранжевым / красным.

В реакциях синтеза более легкие атомы, такие как водород , объединяются в более крупные. Обычно реакции протекают при таких высоких температурах, что атомы ионизируются , а их электроны отрываются от тепла; таким образом, синтез обычно описывается в терминах «ядер», а не «атомов».

Ядра заряжены положительно и поэтому отталкиваются друг от друга из-за электростатической силы . Преодоление этого отталкивания требует значительного количества энергии, известного как кулоновский барьер или энергия барьера слияния . Как правило, для слияния более легких ядер требуется меньше энергии, поскольку они имеют меньший заряд и, следовательно, более низкую энергию барьера, а когда они сливаются, выделяется больше энергии. По мере увеличения массы ядер наступает момент, когда реакция больше не дает чистой энергии - энергия, необходимая для преодоления энергетического барьера, больше, чем энергия, выделяемая в результате реакции синтеза.

Лучшее топливо с точки зрения энергетики - это смесь дейтерия и трития в соотношении один к одному ; оба являются тяжелыми изотопами водорода. Смесь DT (дейтерий и тритий) имеет низкий барьер из-за высокого отношения нейтронов к протонам. Присутствие нейтральных нейтронов в ядрах помогает объединить их посредством ядерной силы , в то время как присутствие положительно заряженных протонов раздвигает ядра за счет электростатической силы. Тритий имеет одно из самых высоких отношений нейтронов к протонам среди любого стабильного или умеренно нестабильного нуклида - два нейтрона и один протон. Добавление протонов или удаление нейтронов увеличивает энергетический барьер.

Смесь ДТ при стандартных условиях не подвергается плавлению; ядра должны быть соединены вместе, прежде чем ядерная сила сможет собрать их в стабильные скопления. Даже в горячем и плотном центре Солнца средний протон будет существовать миллиарды лет, прежде чем сгорит. [2] Для практических систем термоядерной энергии скорость должна быть резко увеличена за счет нагрева топлива до десятков миллионов градусов или его сжатия до огромных давлений. Температура и давление, необходимые для плавления любого конкретного топлива, известны как критерий Лоусона . Эти условия известны с 1950-х годов, когда были выпущены первые водородные бомбы.были построены. Выполнить критерий Лоусона на Земле чрезвычайно сложно, что объясняет, почему исследованиям термоядерного синтеза потребовалось много лет, чтобы достичь нынешнего высокого уровня технического мастерства. [3]

Механизм действия МКФ [ править ]

В водородной бомбе термоядерное топливо сжимается и нагревается отдельной бомбой деления (см. Конструкцию Теллера-Улама ). Множество механизмов передают энергию "первичного" взрыва деления в термоядерное топливо. Первичный механизм заключается в том, что вспышка рентгеновского излучения, испускаемого первичной обмоткой, задерживается внутри сконструированного корпуса бомбы, в результате чего пространство между корпусом и бомбой заполняется рентгеновским «газом». Эти рентгеновские лучи равномерно освещают внешнюю часть термоядерной секции, «вторичную», быстро нагревая ее, пока она не взорвется наружу. Этот выброс наружу заставляет остальную часть вторичной обмотки сжиматься внутрь до тех пор, пока она не достигнет температуры и плотности, при которых начинаются реакции синтеза.

Требование бомбы деления делает этот метод непрактичным для выработки электроэнергии. Мало того, что триггеры будут чрезмерно дорогими в производстве, но и существует минимальный размер, который может быть построена такая бомба, примерно определяемый критической массой используемого плутониевого топлива. Как правило, создание ядерных устройств мощностью менее 1 килотонны кажется трудным, и вторичный термоядерный реактор мог бы добавить к этому. Это усложняет инженерную задачу извлечения энергии из полученных взрывов; проекта PACER изучает решения инженерных проблем, но и продемонстрировала стоимость была просто экономически нецелесообразно.

Один из участников PACER, Джон Наколлс , начал исследовать, что случилось с размером первичной обмотки, необходимой для начала реакции синтеза, когда размер вторичной обмотки уменьшился. Он обнаружил, что по мере того, как вторичная обмотка достигает миллиграмма, количество энергии, необходимое для ее искры, падает до мегаджоулей. Это было намного меньше того, что было необходимо для бомбы, где первичная обмотка находилась в диапазоне тераджоулей, что эквивалентно примерно 0,24 кТ в тротиловом эквиваленте.

Это было бы экономически нецелесообразно, такое устройство стоило бы больше, чем стоимость производимой им электроэнергии. Однако существовало множество других устройств, которые могли бы неоднократно обеспечивать такой уровень энергии. Это привело к идее использования устройства, которое будет «передавать» энергию термоядерному топливу, обеспечивая механическое разделение. К середине 1960-х годов казалось, что лазер будет развиваться до точки, где будут доступны требуемые уровни энергии.

Обычно в системах ICF используется один лазер, драйвер , луч которого разделяется на несколько лучей, которые впоследствии индивидуально усиливаются в триллион раз или более. Они отправляются в реакционную камеру (называемую целевой камерой) с помощью ряда зеркал, расположенных так, чтобы равномерно освещать цель по всей ее поверхности. Тепло, прикладываемое водителем, вызывает взрыв внешнего слоя цели, точно так же, как внешние слои топливного цилиндра водородной бомбы, освещенные рентгеновскими лучами устройства деления.

Материал, отрывающийся от поверхности, заставляет оставшийся внутри материал с большой силой выталкиваться внутрь, в конечном итоге превращаясь в крошечный шар, почти сферический. В современных устройствах ICF плотность образующейся топливной смеси в 100 раз превышает плотность свинца, около 1000 г / см 3 . Эта плотность недостаточно высока, чтобы самостоятельно создать какую-либо полезную скорость плавления. Однако во время схлопывания топлива также образуются ударные волны, которые с высокой скоростью распространяются в центр топлива. Когда они встречают своих собратьев, движущихся с других сторон топлива в центре, плотность этого пятна увеличивается еще больше.

При правильных условиях скорость синтеза в области, сильно сжатой ударной волной, может испускать значительное количество высокоэнергетических альфа-частиц . Из-за высокой плотности окружающего топлива они перемещаются лишь на небольшое расстояние, прежде чем «термализуются», теряя свою энергию в топливо в виде тепла. Эта дополнительная энергия вызовет дополнительные реакции синтеза в нагретом топливе с выделением большего количества частиц с высокой энергией. Этот процесс распространяется наружу от центра, приводя к своего рода самоподдерживающемуся ожогу, известному как воспламенение .

Схема этапов термоядерного синтеза с инерционным удержанием с использованием лазеров. Синие стрелки обозначают излучение; оранжевый - сочный; фиолетовый - переносимая внутрь тепловая энергия.
  1. Лазерные лучи или рентгеновские лучи, произведенные лазером, быстро нагревают поверхность термоядерной мишени, образуя окружающую плазменную оболочку.
  2. Топливо сжимается за счет ракетного сдувания горячего материала поверхности.
  3. Во время заключительной части взрыва капсулы плотность топлива в активной зоне в 20 раз превышает плотность свинца, и он воспламеняется при температуре 100000000 ˚C.
  4. Термоядерный ожог быстро распространяется через сжатое топливо, выделяя во много раз больше энергии.

Проблемы с успешным достижением [ править ]

Основные проблемы с повышением производительности ИТС с ранних экспериментов в 1970-х годах заключались в доставке энергии к цели, контроле симметрии взрывающегося топлива, предотвращении преждевременного нагрева топлива (до достижения максимальной плотности), предотвращении преждевременного смешивания горячего и охлаждение топлива за счет гидродинамических неустойчивостей и образования «плотного» схождения ударных волн в центре сжатого топлива.

Для того, чтобы сфокусировать ударную волну в центре цели, цель должна быть сделана с очень высокой точностью и сферичностью с аберрациями не более нескольких микрометров по ее поверхности (внутренней и внешней). Точно так же наведение лазерных лучей должно быть очень точным, и лучи должны приходить в одно и то же время во все точки на цели. Тем не менее, синхронизация луча является относительно простой проблемой и решается с помощью линий задержки на оптическом пути лучей для достижения пикосекундных уровней точности синхронизации.Другой серьезной проблемой, препятствующей достижению высокой симметрии и высоких температур / плотностей схлопывающейся мишени, являются так называемый дисбаланс «пучок-пучок» и анизотропия пучка. Эти проблемы, соответственно, состоят в том, что энергия, передаваемая одним лучом, может быть выше или ниже, чем у других лучей, падающих на цель, и в «горячих точках» в пределах диаметра луча, поражающих цель, что вызывает неравномерное сжатие на поверхности цели, тем самым формируя рэлеевский -Нестабильность Тейлора [4] в топливе, преждевременное его перемешивание и снижение эффективности нагрева во время максимального сжатия. Неустойчивость Рихтмайер-Мешки также образуются во время процесса из - за ударные волны формируются.

Мишень для термоядерного синтеза с инерционным ограничением, представляющая собой заполненную пеной цилиндрическую мишень с механически обработанными возмущениями, сжимается лазером Nova Laser. Этот снимок был сделан в 1995 году. Изображение показывает сжатие цели, а также рост неустойчивостей Рэлея-Тейлора. [5]

Все эти проблемы были существенно смягчены в разной степени за последние два десятилетия исследований за счет использования различных методов сглаживания пучка и диагностики энергии пучка для балансировки энергии пучка и пучка; однако нестабильность RT остается серьезной проблемой. Конструкция мишени также значительно улучшилась с годами. Современные криогенные водородные ледяные мишени, как правило, замораживают тонкий слой дейтерия внутри пластиковой сферы, облучают ее маломощным ИК- лазером, чтобы сгладить ее внутреннюю поверхность, наблюдая за ней с помощью камеры , оснащенной микроскопом , тем самым позволяя слою быть внимательно следят за его «плавностью». [6]Криогенные мишени, заполненные смесью дейтерия и трития (DT), «самосглаживаются» из-за небольшого количества тепла, создаваемого распадом радиоактивного изотопа трития. Это часто называют « бета- слоем». [7]

Макет позолоченной национальной системы зажигания (NIF) hohlraum.
Микрокапсула термоядерного топлива с инерционным удержанием (иногда называемая «микрошариком») размером, используемым на NIF, которая может быть заполнена газообразным дейтерием и тритием или льдом DT. Капсула может быть либо вставлена ​​в хольраум (как указано выше) и взорвана в режиме непрямого привода, либо облучена непосредственно лазерной энергией в конфигурации прямого привода . Микрокапсулы, используемые в предыдущих лазерных системах, были значительно меньше из-за менее мощного излучения, которое более ранние лазеры могли доставить к цели.

Некоторые цели окружены маленьким металлическим цилиндром, который облучается лазерными лучами вместо самой цели. Такой подход известен как « непрямой привод ». [8] При таком подходе лазеры фокусируются на внутренней стороне цилиндра, нагревая его до сверхгорячей плазмы, которая излучается в основном в рентгеновских лучах . Рентгеновские лучи из этой плазмы затем поглощаются поверхностью мишени, взрывая ее так же, как если бы она была напрямую поражена лазером. Поглощение теплового рентгеновского излучения мишенью более эффективно, чем прямое поглощение лазерного света, однако эти хохламыили «камеры сгорания» также потребляют значительную энергию для собственного нагрева, что значительно снижает общую эффективность передачи энергии от лазера к мишени. Таким образом, они обсуждаются даже сегодня; столь же многочисленная конструкция « прямого привода » их не использует. Чаще всего для моделирования испытаний термоядерного оружия используются мишени непрямого действия из хольраума в связи с тем, что термоядерное топливо в них также взрывается в основном за счет рентгеновского излучения.

Изучаются различные драйверы ICF. Лазеры значительно улучшились с 1970-х годов, увеличившись по энергии и мощности с нескольких джоулей и киловатт до мегаджоулей (см. Лазер NIF ) и сотен тераватт, используя в основном удвоенный или утроенный свет от усилителей из неодимового стекла .

Пучки тяжелых ионов особенно интересны для коммерческой генерации, поскольку их легко создавать, контролировать и фокусировать. С другой стороны, очень трудно достичь очень высоких плотностей энергии, необходимых для эффективного взрыва мишени, и большинство ионно-лучевых систем требуют использования хольраума, окружающего мишень, для сглаживания облучения, что снижает общую эффективность связи. из ионного пучка «ы энергии , что в дальнейшей цели взрывается.

См. Также: Взрывоопасная линза

История [ править ]

Смотрите также: Хронология ядерного синтеза

Первое зачатие [ править ]

В США [ править ]

История термоядерного синтеза с инерционным удержанием восходит к конференции «Атом для мира», состоявшейся в 1957 году в Женеве. Это была большая международная конференция сверхдержав США и России, спонсируемая ООН. Среди множества тем, затронутых в ходе мероприятия, некоторые думали об использовании водородной бомбы для обогрева заполненной водой пещеры. Полученный пар затем будет использоваться для питания обычных генераторов и, таким образом, для выработки электроэнергии. [9]

Эта встреча привела к усилиям по операции «Плашер» , получившей это название в 1961 году. В рамках «Плаушера» были изучены три основных концепции; производство энергии в рамках проекта PACER , использование крупных ядерных взрывов для земляных работ и как своего рода ядерный гидроразрыв для газовой промышленности. PACER был непосредственно испытан в декабре 1961 года, когда 3-килотонное устройство Project Gnome было размещено в слое соли в Нью-Мексико. Несмотря на все теоретические рассуждения и попытки остановить это, радиоактивный пар вышел из буровой шахты на некотором расстоянии от полигона. Дальнейшие исследования в рамках PACER привели к появлению ряда искусственно созданных полостей, заменяющих естественные, но за этот период все усилия Plowshare изменились от плохого к худшему, особенно после неудачи 1962-х годов.Седан, выбросивший огромное количество радиоактивных осадков . Тем не менее, PACER продолжал получать некоторое финансирование до 1975 года, когда исследование третьей стороны продемонстрировало, что стоимость электроэнергии от PACER будет эквивалентна стоимости электроэнергии на обычных атомных станциях, при этом стоимость топлива более чем в десять раз выше, чем они были. [10]

Еще одним итогом конференции «Атом для мира» стало побуждение Джона Наколлса начать рассмотрение того, что происходит на термоядерной стороне бомбы. Термоядерная бомба состоит из двух частей: «первичной» на основе деления и «вторичной» на основе термоядерного синтеза. Когда первичный элемент взрывается, он испускает рентгеновские лучи, которые взрывают вторичный. Самая ранняя работа Наколла касалась исследования того, насколько маленьким можно сделать вторичный элемент, при этом сохраняя при этом большой « выигрыш » для обеспечения выхода чистой энергии. В этой работе было высказано предположение, что при очень малых размерах, порядка миллиграммов, для его воспламенения потребуется очень мало энергии, намного меньше, чем первичная обмотка деления. [9]Он предложил создать крошечную термоядерную взрывчатку, используя крошечную каплю DT-топлива, подвешенную в центре металлической оболочки, ныне известной как хохльраум. Оболочка обеспечивала тот же эффект, что и кожух бомбы в водородной бомбе, улавливая рентгеновские лучи внутри, так что они облучают топливо. Основное отличие состоит в том, что рентгеновские лучи будут поставляться не от бомбы деления, а от какого-то внешнего устройства, которое нагревает оболочку снаружи до тех пор, пока она не начнет светиться в рентгеновской области (см. Тепловое излучение ). Электроэнергия будет подаваться неопознанным импульсным источником энергии, который он назвал, используя терминологию бомбы, «первичным». [11]

Основное преимущество этой схемы - эффективность процесса плавления при высоких плотностях. Согласно критерию Лоусона, количество энергии, необходимое для нагрева DT-топлива до безубыточного состояния при атмосферном давлении, возможно, в 100 раз больше, чем энергия, необходимая для его сжатия до давления, обеспечивающего ту же скорость плавления. Таким образом, теоретически подход ICF был бы значительно более эффективным с точки зрения выгоды. [11] Это можно понять, рассматривая потери энергии в обычном сценарии, когда топливо медленно нагревается, как в случае энергии магнитного синтеза.; Скорость потери энергии в окружающую среду основана на разнице температур между топливом и окружающей средой, которая продолжает увеличиваться по мере нагрева топлива. В случае ICF весь хольраум заполнен высокотемпературным излучением, что ограничивает потери. [12]

В Германии [ править ]

Примерно в то же время (в 1956 году) в Институте Макса Планка в Германии пионер термоядерного синтеза Карл Фридрих фон Вайцзеккер организовал встречу . На этой встрече Фридвардт Винтерберг предложил воспламенение термоядерного микровзрыва без деления сходящейся ударной волной, возбуждаемой бризантными взрывчатыми веществами. [13] Дальнейшая ссылка на работу Винтерберга в Германии по ядерным микровзрывам (мининукам) содержится в рассекреченном отчете бывшей восточногерманской Штази (Staatsicherheitsdienst). [14]

В 1964 году Винтерберг предположил, что воспламенение может быть достигнуто за счет интенсивного пучка микрочастиц, ускоренных до скорости 1000 км / с. [15] А в 1968 году он предложил использовать для той же цели интенсивные электронные и ионные пучки, генерируемые генераторами Маркса . [16] Преимущество этого предложения состоит в том, что генерация пучков заряженных частиц не только менее затратна, чем генерация лазерных лучей, но также может улавливать заряженные продукты реакции синтеза из-за сильного магнитного поля луча, что резко снижает сжатие. требования к цилиндрическим мишеням с лучевым зажиганием.

В СССР [ править ]

В 1967 году научный сотрудник Гурген Аскарян опубликовал статью, в которой предлагалось использовать сфокусированные лазерные лучи при синтезе дейтерида лития или дейтерия. [17]

Ранние исследования [ править ]

В конце 1950-х годов Наколлс и его сотрудники из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) провели ряд компьютерных симуляций концепции ICF. В начале 1960 года это произвело полное моделирование взрыва 1 мг DT-топлива внутри плотной оболочки. Моделирование показало, что входная мощность 5 МДж в hohlraum будет производить 50 МДж на выходе термоядерного синтеза, а коэффициент усиления равен 10. В то время лазер еще не был изобретен, и было рассмотрено множество возможных драйверов, включая импульсные силовые машины. , ускорители заряженных частиц, плазменные пушки и сверхскоростные пеллетные пушки. [18]

За год были сделаны два ключевых теоретических открытия. Новое моделирование учитывало синхронизацию энергии, передаваемой в импульсе, известную как «формирование импульса», что привело к лучшему сжатию. Кроме того, оболочка была сделана намного больше и тоньше, образуя тонкую оболочку, а не почти твердый шар. Эти два изменения резко увеличили эффективность имплозии и, таким образом, значительно снизили энергию, необходимую для ее сжатия. Используя эти улучшения, было подсчитано, что потребуется драйвер мощностью около 1 МДж [19], что означает пятикратное улучшение. В течение следующих двух лет было предложено несколько других теоретических достижений, в частности, разработка Рэем Киддером имплозионной системы без хохлера, так называемый подход «прямого привода».и Стирлинг Колгейти работа Рона Забавски над очень маленькими системами с использованием всего лишь 1 мкг DT-топлива. [20]

Появление лазера в 1960 году в исследовательских лабораториях Хьюза в Калифорнии, казалось, представило идеальный приводной механизм. Начиная с 1962 года, директор Ливермора Джон С. Фостер-младший и Эдвард Теллер начали небольшое исследование лазера, направленное на подход ICF. Даже на этом раннем этапе пригодность системы ICF для исследования оружия была хорошо понята, и это была основная причина ее способности получать финансирование. [21] В течение следующего десятилетия LLNL изготовила несколько небольших экспериментальных устройств для основных исследований взаимодействия лазера и плазмы.

Начало разработки [ править ]

В 1967 году Кип Сигел основал KMS Industries, используя выручку от продажи своей доли в более ранней компании Conductron, пионере в области голографии . В начале 1970-х он основал KMS Fusion, чтобы начать разработку лазерной системы ICF. [22] Это событие вызвало значительную оппозицию со стороны оружейных лабораторий, включая LLNL, которые выдвинули ряд причин, по которым KMS не должно быть позволено разрабатывать ICF публично. Эта оппозиция проходила через Комиссию по атомной энергии , которая требовала финансирования своих собственных усилий. К фоновому шуму добавились слухи об агрессивной советской программе ICF, новой более мощной CO 2.и стеклянные лазеры, концепция драйвера электронного луча и энергетический кризис 1970-х годов, который придал импульс многим энергетическим проектам. [21]

В 1972 году Наколлс написал влиятельную статью в журнале Nature, в которой представил ICF и предположил, что тестовые системы могут быть созданы для создания слияния с драйверами в диапазоне кДж и систем с высоким коэффициентом усиления с драйверами MJ. [23] [24]

Несмотря на ограниченные ресурсы и многочисленные бизнес-проблемы, KMS Fusion успешно продемонстрировала слияние с процессом ICF 1 мая 1974 года. [25] Однако за этим успехом вскоре последовала смерть Сигеля и конец слияния KMS примерно год спустя. , управляя компанией по полису страхования жизни Siegel. [22] К этому моменту несколько оружейных лабораторий и университетов начали свои собственные программы, в частности, твердотельных лазеров ( неодимового лазеров ) на ЛЛНЛ и Университет Рочестера и криптон фторида эксимерных лазеров системы в Лос - Аламосе и военно - морских исследований Лаборатория .

Хотя успех KMS привел к серьезным усилиям по разработке, последующие достижения были и остаются затрудненными из-за, казалось бы, неразрешимых проблем, характерных для исследований термоядерного синтеза в целом.

ICF высокой энергии [ править ]

Эксперименты с высокоэнергетическим ICF (несколько сотен джоулей на выстрел и более крупные эксперименты) всерьез начались в начале 1970-х годов, когда были впервые разработаны лазеры необходимой энергии и мощности. Это было спустя некоторое время после успешной разработки термоядерных систем с магнитным удержанием и примерно во время особенно успешной конструкции токамака , представленной в начале 70-х годов. Тем не менее, высокое финансирование исследований в области термоядерного синтеза, стимулированное многочисленными энергетическими кризисами в середине и конце 1970-х годов, привело к быстрому росту производительности, и вскоре инерционные конструкции достигли того же уровня «ниже безубыточности», что и лучшие магнитные системы.

В частности, LLNL получила очень хорошее финансирование и начала крупную программу развития лазерного термоядерного синтеза. Их лазер Janus начал работу в 1974 году и подтвердил подход к использованию лазеров на неодимовом стекле для создания устройств очень высокой мощности. Сосредоточение проблема была исследована в лазере длинного пути и Циклоп лазера , что привело к большему Argus лазеру. Ни одно из них не предназначалось для использования в качестве практических устройств ICF, но каждое из них продвигало уровень техники до такой степени, что существовала некоторая уверенность в правильности базового подхода. В то время считалось, что создание гораздо большего устройства типа «Циклоп» может как сжимать, так и нагревать мишени ICF, что приводит к возгоранию в «краткосрочной перспективе». Это было заблуждение, основанное на экстраполяции выходов термоядерного синтеза, полученных в результате экспериментов с использованием так называемых «взрывающихся толкателей» топливных капсул. В течение периода, охватывающего конец 70-х и начало 80-х годов, оценки энергии лазерного излучения на мишени, необходимой для воспламенения, почти ежегодно удваивались по мере того, как постепенно понимались различные нестабильности плазмы и режимы потерь энергии при взаимодействии между лазером и плазмой.Осознание того, что простая конструкция взрывающейся толкающей мишени и интенсивность лазерного излучения всего в несколько килоджоулей (кДж) никогда не будут масштабироваться до высоких выходов термоядерного синтеза, привело к усилиям по увеличению энергии лазера до уровня 100 кДж в УФ-диапазоне и к производству усовершенствованного аблятора. и конструкции криогенных ледяных мишеней DT.

Шива и Нова [ править ]

Одной из самых ранних серьезных и крупномасштабных попыток разработки драйвера ICF был лазер Shiva , 20-лучевая лазерная система на стекле, легированном неодимом, построенная в LLNL, которая начала работу в 1978 году. Shiva был «доказательством концепции» конструкции, предназначенной для демонстрации сжатие капсул термоядерного топлива до плотности жидкости, во много раз превышающей водород. В этом Шиве удалось сжать свои гранулы до плотности жидкости, в 100 раз превышающей плотность дейтерия. Однако из-за сильной связи лазера с горячими электронами преждевременный нагрев плотной плазмы (ионов) был проблематичным, а выходы термоядерного синтеза были низкими. Неспособность Шивы эффективно нагреть сжатую плазму указывает на использование оптических умножителей частоты.как решение, которое утроило бы инфракрасный свет от лазера в ультрафиолет на 351 нм. Недавно обнаруженные схемы эффективной частоты тройного лазерного излучения высокой интенсивности, обнаруженные в Лаборатории лазерной энергетики в 1980 году, позволили экспериментировать с этим методом облучения мишени в 24-лучевом лазере OMEGA и лазере NOVETTE , за которым последовала разработка лазера Nova с В 10 раз больше энергии Шивы, первая конструкция с конкретной целью достижения условий зажигания.

Nova также не достигла своей цели по достижению зажигания, на этот раз из-за сильного изменения интенсивности лазерного излучения в его лучах (и различий в интенсивности между лучами), вызванного филаментацией, которая привела к большой неоднородности гладкости излучения на мишени и асимметричной имплозии. Использованные ранее методы не могли решить эти новые проблемы. Но снова эта неудача привела к гораздо большему пониманию процесса имплозии, и путь вперед снова казался ясным, а именно: увеличение однородности облучения, уменьшение горячих точек в лазерных лучах с помощью методов сглаживания луча для уменьшения Рэлея - Неустойчивость Тейлора, запечатлевающая отпечаток на мишени, и увеличение лазерной энергии на мишени, по крайней мере, на порядок. Финансирование исследований в области термоядерного синтеза было сильно ограничено в 80-х гг.но Nova, тем не менее, успешно собрала достаточно информации для машины следующего поколения.

Национальный центр зажигания [ править ]

Целевая камера Национального центра зажигания

Получившаяся в результате конструкция, теперь известная как National Ignition Facility , была начата строительством в LLNL в 1997 году. Основная цель NIF будет состоять в том, чтобы работать как флагманское экспериментальное устройство так называемой программы управления ядерным оружием , поддерживая традиционную роль LLNL в создании бомб. Завершенный в марте 2009 г. [26] NIF уже провел эксперименты с использованием всех 192 лучей, включая эксперименты, которые установили новые рекорды по доставке энергии лазером. [27] [28] Первые надежные попытки воспламенения были первоначально запланированы на 2010 г. [ необходима цитата ], но по состоянию на 30 сентября 2012 г. возгорания не произошло. [29]Считается, что по состоянию на 7 октября 2013 года установка достигла важной вехи на пути к коммерциализации термоядерного синтеза, а именно, впервые топливная капсула испустила больше энергии, чем было приложено к ней. [30] До выполнения критерия Лоусона еще далеко, но это большой шаг вперед. [31] В июне 2018 года NIF объявил о достижении рекордного уровня выработки энергии термоядерного синтеза в 54 кДж. [32]

Быстрое зажигание [ править ]

Более поздней разработкой является концепция « быстрого зажигания », которая может предложить способ прямого нагрева топлива с высокой плотностью после сжатия, тем самым разделяя фазы нагрева и сжатия имплозии. В этом подходе цель сначала сжимается "нормально" с помощью лазерной системы драйвера, а затем, когда имплозия достигает максимальной плотности (в точке застоя или "времени взрыва"), второй ультракороткий импульс сверхвысокой мощности петаватт(PW) лазер подает одиночный импульс, сфокусированный на одной стороне сердечника, резко нагревая его и, надеюсь, запускает термоядерное зажигание. Двумя типами быстрого зажигания являются метод «сквозного плазменного зажигания» и метод «конус в оболочке». В первом методе петаваттный лазер просто должен проходить сквозь внешнюю плазму взрывающейся капсулы и воздействовать на плотную сердцевину и нагревать ее, тогда как в методе конуса в оболочке капсула устанавливается на конце small high-z (высокий атомный номер) конус так, чтобы его конец выступал в сердцевину капсулы. В этом втором методе, когда капсула взорвана, петаватт имеет четкий вид прямо на сердцевину с высокой плотностью и не должен тратить энергию на бурение через плазму «короны»; однако наличие конуса влияет на процесс имплозии значительным образом, что до конца не изучено. В настоящее время осуществляется несколько проектов по изучению подхода к быстрому зажиганию, включая модернизацию лазера OMEGA в Университете Рочестера, устройства GEKKO XII в Японии и совершенно нового объекта стоимостью 500 миллионов фунтов стерлингов, известного как HiPER , который предлагается построить в Европе. Союз. В случае успеха метод быстрого зажигания может значительно снизить общее количество энергии, необходимое для доставки к цели; в то время как NIF использует ультрафиолетовые лучи мощностью 2 МДж, драйвер HiPER составляет 200 кДж, а нагреватель 70 кДж, но прогнозируемый выигрыш от термоядерного синтеза, тем не менее, даже выше, чем в NIF.

Другие проекты [ править ]

Laser Mégajoule , французский проект, продемонстрировал свою первую экспериментальную линию в 2002 году, а первые стрельбы по мишеням, наконец, были произведены в 2014 году. [33] По состоянию на 2016 год машина была готова примерно на 75%.

Совершенно другой подход - это устройство z- пинча . Z- пинч использует большое количество электрического тока, который передается в цилиндр, состоящий из очень тонких проводов. Провода испаряются, образуя электропроводящую сильноточную плазму; Возникающее в результате окружное магнитное поле сжимает плазменный цилиндр, взрывая его и тем самым генерируя импульс рентгеновского излучения большой мощности, который можно использовать для взрыва топливной капсулы. Проблемы с этим подходом включают относительно низкие температуры привода, приводящие к медленным скоростям имплозии и потенциально большому росту нестабильности, а также предварительный нагрев, вызванный высокоэнергетическим рентгеновским излучением. [34] [35]

Совсем недавно Винтерберг предложил зажигание микровзрыва дейтерия гигавольтным супер-генератором Маркса, который представляет собой генератор Маркса, приводимый в действие до 100 обычными генераторами Маркса. [36]

Как источник энергии [ править ]

Практические электростанции, построенные с использованием ICF, изучаются с конца 1970-х годов, когда эксперименты ICF начали наращивать мощность до более высоких уровней; они известны как инерционная термоядерная энергия или установки IFE . Эти устройства будут доставлять последовательный поток мишеней в реакционную камеру, обычно несколько секунд, и улавливать получающееся тепло и нейтронное излучение от их имплозии и синтеза, чтобы приводить в действие обычную паровую турбину .

Технические проблемы [ править ]

IFE по-прежнему сталкивается с техническими проблемами при достижении условий, необходимых для зажигания. Но даже если бы все это было решено, существует значительное количество практических проблем, которые кажутся столь же трудными для решения. Первоначально считалось, что лазерные системы могут генерировать коммерчески полезное количество энергии. Однако, поскольку оценки энергии, необходимой для воспламенения, резко выросли в 1970-х и 80-х годах, эти надежды были оставлены. Учитывая низкую эффективность процесса лазерного усиления (примерно от 1 до 1,5%) и потери при генерации (КПД паровых турбинных систем обычно составляет примерно 35%), выигрыш от термоядерного синтеза должен быть порядка 350 в энергетическом отношении. точка безубыточности. Казалось, что добиться такого рода успехов невозможно, и работа ICF была сосредоточена в первую очередь на исследованиях оружия.[ необходима цитата ]

С недавним введением быстрого зажигания и аналогичных подходов все резко изменилось. При таком подходе прогнозируется усиление 100 в первом экспериментальном устройстве HiPER. Учитывая коэффициент усиления около 100 и КПД лазера около 1%, HiPER производит примерно такое же количество термоядерной энергии , какое потребовалось для его создания электрическая энергия. Также представляется, что повышение эффективности лазера на порядок может быть возможным за счет использования новых конструкций, в которых лампы-вспышки заменены лазерными диодами , настроенными на выработку большей части своей энергии в частотном диапазоне, который сильно поглощается. Первоначальные экспериментальные устройства предлагают эффективность около 10%, и предполагается, что 20% - это реальная возможность при некоторых дополнительных разработках.

В «классических» устройствах, таких как NIF, для создания управляющих лучей используется около 330 МДж электроэнергии, что дает ожидаемую мощность около 20 МДж с максимальной вероятной мощностью 45 МДж. Использование таких же чисел в реакторе, сочетающем быстрое зажигание с новыми лазерами, обеспечило бы значительно улучшенные характеристики. HiPER требует около 270 кДж лазерной энергии, поэтому при использовании драйвера диодного лазера первого поколения на 10% реактору потребуется около 3 МДж электроэнергии. Ожидается, что это произведет около 30 МДж термоядерной энергии. [37] Даже очень плохое преобразование в электрическую энергию, по-видимому, обеспечивает реальную выходную мощность, а постепенное улучшение выхода и эффективности лазера, по-видимому, может обеспечить коммерчески полезный выход.

Практические задачи [ править ]

Системы ICF сталкиваются с некоторыми из тех же проблем вторичного извлечения энергии, что и магнитные системы, при выработке полезной энергии из их реакций. Одна из основных задач заключается в том, как успешно отвести тепло из реакционной камеры, не мешая мишеням и ведущим лучам. Еще одна серьезная проблема заключается в том, что огромное количество нейтронов, высвобождаемых в реакциях синтеза, вступает в реакцию с растением, в результате чего они сами становятся сильно радиоактивными, а также механически ослабляют металлы. Установки для плавления, построенные из обычных металлов, таких как сталь, будут иметь довольно короткий срок службы, и защитные сосуды активной зоны придется часто заменять.

Одной из современных концепций решения обеих этих проблем, как показано в базовой схеме HYLIFE-II , является использование «водопада» FLiBe , расплавленной смеси фторидных солей лития и бериллия , которые защищают камеру от нейтронов и уносят тепло. Затем FLiBe проходит в теплообменник, где нагревает воду для использования в турбинах. [38] Тритий, произведенный в результате деления ядер лития, также может быть извлечен, чтобы замкнуть термоядерный топливный цикл электростанции, что необходимо для непрерывной работы, поскольку тритий не существует в естественных количествах и должен производиться. Другая концепция, Сомбреро, использует реакционную камеру, изготовленную из армированного углеродным волокном полимера, который имеет очень низкое нейтронное сечение . Охлаждение обеспечивается расплавленной керамикой, выбранной из-за ее способности останавливать нейтроны от дальнейшего движения, и в то же время она является эффективным теплоносителем. [39]

Имплозия термоядерного синтеза с инерционным удержанием в Новой, создавая условия "микросолнца" с чрезвычайно высокой плотностью и температурой, не уступающие даже тем, которые находятся в ядре нашего Солнца .

Экономическая жизнеспособность [ править ]

Даже если эти технические достижения решат значительные проблемы в IFE, еще одним фактором, препятствующим IFE, является стоимость топлива. Даже когда Наколлс занимался разработкой своих первых подробных расчетов по этой идее, его коллеги указали на это: если установка IFE производит 50 МДж термоядерной энергии, можно было бы ожидать, что выстрел может произвести около 10 МДж энергии на экспорт. В пересчете на более известные единицы это эквивалентно 2,8 кВт-ч электроэнергии. Оптовые тарифы на электроэнергию в сети в то время составляли около 0,3 цента / кВт · ч, что означало, что денежная стоимость выстрела составляла, возможно, один цент. За прошедшие 50 лет цена на электроэнергию оставалась примерно на уровне инфляции, а в 2012 году в Онтарио, Канада, она составляла около 2,8 цента / кВтч. [40]

Таким образом, для того, чтобы установка IFE была экономически жизнеспособной, заправка топливом должна стоить значительно меньше десяти центов в долларах 2012 года. В то время, когда это возражение было впервые высказано, Наколлс предложил использовать капли жидкости, распыляемые в хольраум из устройства, похожего на глазную капельницу. [19] Учитывая постоянно растущие требования к более высокой однородности мишеней, этот подход кажется непрактичным, поскольку даже внутренний аблятор и само топливо в настоящее время стоят на несколько порядков больше, чем это. Более того, решение Nuckolls заключалось в том, что топливо сбрасывалось в фиксированный хольраум, который можно было повторно использовать в непрерывном цикле, но при нынешних уровнях энергии хольраум разрушается с каждым выстрелом.

В системах с прямым приводом не используется хольраум, и поэтому они могут быть менее дорогими с точки зрения топлива. Однако для этих систем по-прежнему требуется аблятор, а точность и геометрические характеристики еще более важны. Они также намного менее развиты, чем системы с непрямым приводом, и сталкиваются со значительно более серьезными техническими проблемами с точки зрения физики имплозии. В настоящее время нет единого мнения о том, действительно ли система с прямым приводом будет дешевле в эксплуатации.

Прогнозируемое развитие [ править ]

Различные фазы такого проекта заключаются в следующем, последовательность развития термоядерного синтеза с инерционным удержанием следует примерно той же схеме:

Горящая демонстрация
Воспроизводимое достижение некоторого высвобождения энергии термоядерного синтеза (не обязательно с коэффициентом добротности> 1).
Демонстрация высокого усиления
Экспериментальная демонстрация возможности создания реактора с достаточным выигрышем в энергии.
Промышленная демонстрация
Проверка различных технических вариантов и всех данных, необходимых для определения коммерческого реактора.
Коммерческая демонстрация
Демонстрация работоспособности реактора в течение длительного периода времени с соблюдением всех требований безопасности, ответственности и стоимости.

На данный момент, согласно имеющимся данным, [41] эксперименты по термоядерному синтезу с инерционным удержанием не вышли за рамки первой фазы, хотя Nova и другие неоднократно демонстрировали работу в этой области. В краткосрочной перспективе ожидается, что ряд новых систем выйдет на второй этап.

Для настоящей промышленной демонстрации требуются дальнейшие работы. В частности, лазерные системы должны иметь возможность работать на высоких рабочих частотах, от одного до десяти раз в секунду. Большинство лазерных систем, упомянутых в этой статье, не работают даже один раз в день. Часть бюджета HiPER также посвящена исследованиям в этом направлении. Поскольку они преобразуют электричество в лазерный свет с гораздо более высокой эффективностью, диодные лазеры также охлаждаются, что, в свою очередь, позволяет им работать на гораздо более высоких частотах. HiPER в настоящее время изучает устройства, которые работают при 1 МДж при 1 Гц или 100 кДж при 10 Гц.

Исследования и разработки в области инерционной термоядерной энергии продолжались в Европейском Союзе и в Японии. Установка High Power Laser Energy Research (HiPER) - это предлагаемое экспериментальное термоядерное устройство, которое находится в стадии предварительного проектирования для возможного строительства в Европейском Союзе для продолжения разработки подхода с инерционным ограничением, управляемым лазером. HiPER - это первый эксперимент, разработанный специально для изучения метода быстрого зажигания для создания ядерного синтеза. Использование гораздо меньших по размеру лазеров, чем обычные конструкции, но при этом выходная мощность термоядерного синтеза примерно такой же величины обеспечила бы гораздо более высокую добротность.при снижении затрат на строительство примерно в десять раз. Теоретические исследования с момента разработки HiPER в начале 2000-х годов поставили под сомнение быстрое зажигание, но для решения некоторых из этих проблем был предложен новый подход, известный как ударное зажигание . [42] [43] [44] Япония разработала конструкцию термоядерного реактора KOYO-F и экспериментальный реактор с лазерным инерционным термоядерным синтезом (LIFT). [45] [46] [47] В апреле 2017, Bloomberg News сообщило , что Майк Кэссиди , бывший Google вице-президент и директор проекта Loon с Google [х], запустила стартап в области экологически чистой энергии Apollo Fusion для разработки технологии гибридного термоядерного реактора деления. [48] [49]

Программа ядерного оружия [ править ]

Очень горячие и плотные условия, встречающиеся во время эксперимента по термоядерному синтезу с инерционным удержанием, аналогичны условиям, создаваемым в термоядерном оружии, и применяются в программе создания ядерного оружия. Эксперименты ICF могут использоваться, например, для определения того, как характеристики боеголовки будут ухудшаться с возрастом, или как часть программы разработки нового оружия. Сохранение знаний и корпоративного опыта в программе создания ядерного оружия - еще одна мотивация для реализации ICF. [50] [51] Финансирование NIF в США поступает из программы «Управление запасами ядерного оружия», и цели программы ориентированы соответственно. [52] Утверждалось, что некоторые аспекты исследований ICF могут нарушать Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний.или Договор о нераспространении ядерного оружия . [53] В долгосрочной перспективе, несмотря на огромные технические препятствия, исследования ICF потенциально могут привести к созданию « чистого термоядерного оружия ». [54]

Источник нейтронов [ править ]

Термоядерный синтез с инерционным удержанием может производить на порядки больше нейтронов, чем расщепление . Нейтроны способны обнаруживать атомы водорода в молекулах, разрешать тепловое движение атомов и изучать коллективные возбуждения фотонов более эффективно, чем рентгеновские лучи. Исследования молекулярных структур с помощью нейтронного рассеяния могут решить проблемы, связанные со сворачиванием белков , диффузией через мембраны , механизмами переноса протонов , динамикой молекулярных двигателей и т. Д. Путем модуляции тепловых нейтронов в пучки медленных нейтронов. [55] В сочетании с делящимися материалами нейтроны, произведенные ICF, потенциально могут быть использованы вГибридный ядерный синтез предназначен для производства электроэнергии.

См. Также [ править ]

  • Магнито-инерционный синтез
  • Синтез намагниченной цели (MTF)
  • Термоядерный синтез с магнитным удержанием
  • Катализируемая антивеществом ядерная импульсная тяга
  • Лаборатория лазерной энергетики
  • Леонардо Маскерони , который предложил использовать фтороводородные лазеры для термоядерного синтеза.
  • Пузырь синтез , явление утверждал - спорно - обеспечить акустическую форму термоядерного синтеза.
  • Список лазерных статей
  • Список статей по физике плазмы
  • Импульсная мощность
  • Лазерный мегаджоуль
  • Фокус плотной плазмы
  • Протонно-борный синтез

Ссылки [ править ]

  1. ^ Блэкберн, TG; Риджерс, CP; Кирк, JG; Белл, АР (7 января 2014 г.). «Квантовая радиационная реакция при столкновениях лазерного пучка и электронного пучка». Письма с физическим обзором . 112 (1): 055001. arXiv : 1503.01009 . Bibcode : 2014PhRvL.112a5001B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.112.015001 . PMID  24483905 .
  2. ^ "FusEdWeb | Fusion Education" . Fusedweb.llnl.gov. Архивировано из оригинала на 2013-05-10 . Проверено 11 октября 2013 .
  3. ^ Хоффман, Марк (2013-03-23). «Что такое критерии Лоусона или как сделать термоядерную энергию жизнеспособной» . Scienceworldreport.com . Проверено 23 августа 2014 .
  4. ^ Hayes, AC; Jungman, G .; Solem, JC; Брэдли, Пенсильвания; Рундберг, RS (2006). «Оперативная бета-спектроскопия как средство диагностики смеси в воспламененных капсулах NIF». Современная физика Буква A . 21 (13): 1029. arXiv : Physics / 0408057 . Bibcode : 2006MPLA ... 21.1029H . DOI : 10.1142 / S0217732306020317 .
  5. ^ Hsing, Уоррен В .; Хоффман, Нельсон М. (май 1997 г.). "Измерение прохождения и роста нестабильности в радиационно-управляемых цилиндрических взрывах". Письма с физическим обзором . 78 (20): 3876–3879. DOI : 10.1103 / PhysRevLett.78.3876 .
  6. ^ УТС с инерционным удержанием Программная деятельность, апрель 2002 архивации 11 мая 2009, в Wayback Machine
  7. ^ УТС с инерционным удержанием Программная деятельность, март 2006 архивации 11 мая 2009, в Wayback Machine
  8. ^ Линдл, Джон; Хаммел, Брюс (2004), «Последние достижения в области физики мишеней ICF с косвенным приводом», 20-я конференция МАГАТЭ по термоядерной энергии (PDF) , Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса , данные получены 23 августа 2014 г.
  9. ^ a b Nuckolls 1998 , стр. 1.
  10. ^ Ф.А. Лонг, "Мирные ядерные взрывы" , Бюллетень ученых-атомщиков , октябрь 1976 г., стр. 24-25.
  11. ^ a b Nuckolls 1998 , стр. 2.
  12. ^ Nuckolls 1998 , стр. 3.
  13. ^ Архивы библиотеки университета Штутгарта, Konvolut 7 недвижимости профессора доктора Hoecker 1956 фон Вайцзеккер, Встреча в Геттингене
  14. ^ Отчет Штази бывшей Восточно-Германской Демократической Республики, MfS-AGM, изданный "Der Bundesbeauftragte für die Unterlagen des Staatsicherheitsdienstes der ehemaligen Deutschen Demokratischen Republik", Zentralarchiv, Berlin, 1987
  15. ^ Ф. Винтерберг, З. ф. Naturforsch. 19а, 231 (1964)
  16. ^ Винтерберг Ф., Phys. 174, 212 (1968).
  17. ^ Аскарьян (1967).Новые физические эффекты[Новые физические эффекты]. Наука и жизнь . 11 : 105.
  18. ^ Nuckolls 1998 , стр. 4.
  19. ^ a b Nuckolls 1998 , стр. 5.
  20. ^ Nuckolls 1998 , стр. 4-5.
  21. ^ a b Nuckolls 1998 , стр. 6.
  22. ^ a b Шон Джонстон, "Интервью с доктором Ларри Сибертом" , Американский институт физики, 4 сентября 2004 г.
  23. ^ Nuckolls, Джон; Вуд, Лоуэлл; Тиссен, Альберт; Циммерман, Джордж (1972), «Лазерное сжатие вещества до сверхвысокой плотности: термоядерные (CTR) приложения», Nature , 239 (5368): 139–142, Bibcode : 1972Natur.239..139N , doi : 10.1038 / 239139a0
  24. ^ Линдл, JD (1993), «Лекция, посвященная медали Эдварда Теллера: эволюция к непрямому приводу и два десятилетия прогресса в направлении воспламенения и сжигания ICF», Международный семинар по взаимодействию лазеров и связанным с ними плазменным явлениям (PDF) , Министерство энергетики (DOE ) Управление научной и технической информации (OSTI) , данные получены 23 августа 2014 г.
  25. Перейти ↑ Wyatt, Philip (декабрь 2009 г.). "Задняя страница" . Aps.org . Проверено 23 августа 2014 .
  26. ↑ Хиршфельд, Боб (31 марта 2009 г.). «Министерство энергетики объявляет о завершении строительства самого большого в мире лазера» . Publicaffairs.llnl.gov. Архивировано из оригинала на 27 мая 2010 года . Проверено 23 августа 2014 .
  27. ↑ Джейсон Палмер (28 января 2010 г.). «Результаты испытаний лазерного термоядерного синтеза вселяют надежды в энергетике» . BBC News . Проверено 28 января 2010 .
  28. ^ «Первоначальные эксперименты NIF соответствуют требованиям для зажигания термоядерным синтезом» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . 2010-01-28. Архивировано из оригинала на 2010-05-27 . Проверено 28 января 2010 .
  29. ^ Уильям Дж. Броуд . «Пока безрезультатный, проект Fusion грозит экономным конгрессом» .
  30. ↑ Филип Болл (12 февраля 2014 г.). «Лазерный термоядерный эксперимент извлекает чистую энергию из топлива» . Природа : 12–27. DOI : 10.1038 / nature.2014.14710 . Проверено 13 февраля 2014 .
  31. ^ "Веха ядерного синтеза прошла в лаборатории США" . BBC News . 7 октября 2013 . Проверено 8 октября 2013 года . реакция синтеза превысила количество энергии, поглощаемой топливом
  32. ^ «NIF достигает рекордного выхода двойного плавления» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . 2018-06-13 . Проверено 11 ноября 2019 .
  33. ^ http://www-lmj.cea.fr/fr/lmj/index.htm
  34. ↑ Z-Pinch Power Plant - система с импульсным приводом для термоядерной энергии. Архивировано 17 января 2009 года на Wayback Machine.
  35. ^ Грабовский, Е.В. (2002). Исследование Fast Z - Pinch в России и связанные с этим проблемы . ПЛОТНЫЕ Z-ПИНЧИ: 5-я Международная конференция по Плотным Z-Пинчам. Материалы конференции AIP. 651 . С. 3–8. Bibcode : 2002AIPC..651 .... 3G . DOI : 10.1063 / 1.1531270 .
  36. ^ Винтерберг, Фридвардт (2008-12-01). «Зажигание микродетонации дейтерия гигавольтным генератором супермаркса». arXiv : 0812.0394 [ Physics.gen -ph ].
  37. ^ Данн, Майк (2006), «HiPER: установка для лазерного синтеза для Европы», Fast Ignition Workshop (PDF) , Central Laser Facility, Rutherford Appleton Laboratory , получено 23 августа 2014 г.
  38. ^ Олсон, Крейг; Табак, Макс; Дальбург, Джилл; Олсон, Рик; Пэйн, Стив; Сетиан, Джон; Барнард, Джон; Спилман, Рик; Шульц, Кен; Петерсон, Роберт; Петерсон, Пер; Мейер, Уэйн; Перкинс, Джон (1999), «Рабочая группа по концепциям инерционного синтеза, заключительные отчеты подгрупп», Летнее исследование Fusion 1999 (PDF) , Колумбийский университет , получено 23 августа 2014 г.
  39. ^ Святославский, И.Н. Sawan, ME; Петерсон, Р.Р .; Кульцински, Г.Л .; MacFarlane, JJ; Виттенберг, LJ; Могахед, EA; Ратледж, Южная Каролина; Ghose, S .; Бурк, Р. (1991), «SOMBRERO - Solid Breeder Moving Bed KrF Laser Driven Power Reactor», 14-й симпозиум IEEE / NPSS по термоядерной инженерии (PDF) , Институт технологии термоядерного синтеза, Университет Висконсина , получено 23 августа 2014 г.
  40. ^ «Данные мощности IESO» . Ieso.ca. Архивировано из оригинала на 2014-10-02 . Проверено 23 августа 2014 .
  41. ^ Эта глава основана на данных, доступных в июне 2006 года, когда лазерные мегаджоульные лазеры и лазеры NIF еще не были полностью введены в эксплуатацию.
  42. ^ Перкинс, LJ; Betti, R .; LaFortune, KN; Уильямс, WH (2009). «Ударное зажигание: новый подход к термоядерному синтезу с высоким коэффициентом усиления инерционного удержания на национальной установке зажигания» (PDF) . Письма с физическим обзором . 103 (4): 045004. Bibcode : 2009PhRvL.103d5004P . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.103.045004 . PMID 19659364 .  
  43. ^ Команда проекта HiPER (1 декабря 2013 г.). Отчет о завершении подготовительного этапа HiPER (PDF) (Отчет) . Дата обращения 1 мая 2017 .
  44. ^ Ribeyre, X .; Schurtz, G .; Lafon, M .; Galera, S .; Вебер, С. (2009). «Шоковое зажигание: альтернативная схема для HiPER». Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 51 (1): 015013. Bibcode : 2009PPCF ... 51a5013R . DOI : 10.1088 / 0741-3335 / 51/1/015013 . ISSN 0741-3335 . 
  45. ^ Норимацу, Такаяоши; Кодзаки, Ясудзи; Ширага, Хироши; Фудзита, Хисанори; Окано, Кунихико; Азек, Хироши (2013). "Подъем экспериментального реактора лазерного термоядерного синтеза на основе быстрого зажигания и проблема" . CLEO: 2013 (2013), Бумага ATh4O.3 . Оптическое общество Америки: ATh4O.3. DOI : 10,1364 / CLEO_AT.2013.ATh4O.3 . ISBN 978-1-55752-972-5.
  46. ^ Norimatsu, T .; Kawanaka, J .; Miyanaga, M .; Азечи, Х. (2007). «Концептуальный проект электростанции быстрого зажигания KOYO-F, управляемой охлаждаемым керамическим лазером на Yb: YAG» . Наука и технология термоядерного синтеза . 52 (4): 893–900. DOI : 10.13182 / fst52-893 .
  47. ^ Norimatsu, Т. (2006). «Лазерный термоядерный реактор с быстрым зажиганием KOYO-F - Резюме конструкторского комитета FI лазерного термоядерного реактора» (PDF) . Американо-японский семинар по исследованиям электростанций и связанным с ними передовым технологиям с участием ЕС (24-25 января 2006 г., Сан-Диего, Калифорния).
  48. ↑ Stone, Brad (3 апреля 2017 г.). «Бывший вице-президент Google основал компанию, обещающую чистую и безопасную ядерную энергию» . Bloomberg.com . Проверено 1 мая 2017 .
  49. ^ Томпсон, Эйвери (3 апреля 2017 г.). «Может ли стартап Googler Fusion запустить ядерную энергетику?» . Популярная механика . Проверено 1 мая 2017 .
  50. ^ Ричард Гарвин , контроль над вооружениями Сегодня 1997
  51. ^ «Наука» . Lasers.llnl.gov . Проверено 24 августа 2014 .
  52. ^ "Управление запасами" . Lasers.llnl.gov . Проверено 24 августа 2014 .
  53. ^ Makhijani, Арджун; Зерриффи, Хишам (15.07.1998). «Опасный термоядерный квест» . Ieer.org . Проверено 23 августа 2014 .
  54. ↑ Джонс и фон Хиппель, Наука и глобальная безопасность, 1998 г., том 7, стр. 129-150. Архивировано 9 марта 2008 г., в Wayback Machine.
  55. ^ Тейлор, Эндрю; Данн, М; Bennington, S; Ansell, S; Гарднер, я; Norreys, P; Брум, Т; Финдли, Д. Нельмес, Р. (февраль 2007 г.). «Путь к самому яркому источнику нейтронов?». Наука . 315 (5815): 1092–1095. Bibcode : 2007Sci ... 315.1092T . DOI : 10.1126 / science.1127185 . PMID 17322053 . 

Библиография [ править ]

  • Наколлс, Джон (1998). «Первые шаги к инерционной термоядерной энергии (IFE)» (PDF) . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )

Внешние ссылки [ править ]

  • Национальный проект по зажиганию
  • Домашняя страница Zpinch
  • В Европе планируется установка лазерного термоядерного синтеза (Physicsweb)
  • Лазеры указывают путь к чистой энергии (The Guardian)
  • Национальный план развития лазерной термоядерной энергии
  • Институт лазерной инженерии Университета Осаки
  • Лазерная энергия термоядерного деления с инерционным удержанием
  • Тяжелый ионный синтез