Санкт-Петербург +7 (812) 670-44-19

Москва +7 (495) 789-49-78

Применение калориметров высокой мощности

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.png  2.png  3.png  4.png
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.

Фемтосекундный лазерДля 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.