ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ЛАЗЕРНОМУ СИНТЕЗУ
Термоядерный синтез с инерционным удержанием (ICF) - это процесс, при котором реакции ядерного синтеза инициируются путем нагрева и сжатия топливной мишени, обычно в форме таблетки, которая чаще всего содержит смесь дейтерия и трития. Для сжатия и нагрева топлива энергия подается во внешний слой мишени с помощью высокоэнергетического лазерного излучения. Считается, что ICF воспроизводит процесс генерации энергии, происходящий в ядре Солнца.
В настоящее время по всему миру реализуются несколько проектов по лазерному синтезу, их главная цель - создать чистый, надежный и практически неограниченный источник энергии. Во всех этих экспериментах по термоядерному синтезу используются лазеры очень высокой энергии - несколько кДж на импульс, для которых калориметр Gentec-EO является единственным надежным измерительным прибором, доступным на рынке. На протяжении многих лет для измерения предоставлялись все более мощные лазерные импульсы, и Gentec-EO идет в ногу с самыми требовательными лазерами в мире. Типичные характеристики лазеров, используемых в подобных экспериментах, находятся в следующем диапазоне:
- Необходимый размер апертуры: до 420 х 427 мм;
- Диапазон мощности: до 16 кДж;
- Ширина импульса: наносекунды;
- Длина волны: от УФ до ближнего ИК диапазона.
|
Схема этапов термоядерного синтеза с инерционным удержанием с использованием лазеров. Синие стрелки обозначают излучение; оранжевые - отдув; фиолетовые - тепловая энергия, передаваемая внутрь. |
|||
|
|
|
|
| 1. Лазерный луч нагревает поверхность мишени, образуя окружающую плазменную оболочку. | 2. Топливо сжимается ракетообразным выдувом горячего поверхностного материала. | 3. Топливный сердечник достигает 20-кратной плотности свинца и воспламеняется при 100 000 000 C. | 4. Термоядерный ожог быстро распространяется по сжатому топливу, выделяя во много раз больше потребляемой энергии. |
ФЕМТОСЕКУНДНЫЕ ЛАЗЕРЫ
Фемтосекундные источники лазерного излучения развиваются очень быстрыми темпами. Например, пиковая мощность некоторых лазеров измеряется в петаваттах (10^15 Вт). Кроме того, размеры пучка могут быть довольно небольшими, что приводит к слишком высокой пиковой плотности мощности для стандартного детектора. Обычно значения импульсов для подобных лазеров находятся в следующем диапазоне:
- Размер лазерного пучка: до 160 мм Ø;
- Диапазон энергии: от 1 до 100 Дж;
- Ширина импульса: фемто- и пикосекунды;
- Длина волны: от УФ до ближнего ИК диапазона.
Для таких экстремальных измерений калориметры производства Gentec-EO также являются единственным возможным решением. Более того, в некоторых случаях калориметр можно использовать в качестве измерителя мощности лазерного луча.
