Россия построит самый мощный в мире лазер
Суперлазер позволит создать в веществе огромные плотности и температуры, близкие тем, что протекают на звездах, например, на Солнце. В перспективе речь может идти о получении энергии термоядерного синтеза на новом принципе - лазерном термояде. Это будет конкурент строящейся сейчас во Франции установке ИТЭР, в основе которой система токомак. Кроме того, суперлазер будет в лабораторных условиях моделировать процессы, которые наблюдались при испытаниях термоядерного оружия. Стоимость строительства оценивается примерно в 1,16 миллиарда евро.
- Наша установка будет иметь 192 лазерных канала, занимать площадь примерно в два футбольных поля, а в самой высокой точке достигать размеров 10-этажного дома, - сказал корреспонденту "РГ" генконструктор по лазерным системам Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики - Российского федерального ядерного центра Сергей Гаранин.
Надо отметить, что суперлазеры уже не новость. Например, в США действует научный комплекс NIF, который строился 12 лет и обошелся примерно в 3,5 миллиарда долларов. Суперлазер строится сейчас и во Франции. В же чем особенность российской установки? По словам Сергея Гаранина, сам принцип действия такого лазера у всех один и тот же, он давно известен ученым.
Суперлазер в Сарове будет занимать площадь примерно в два футбольных поля, а в самой высокой точке достигать размеров 10-этажного дома
- Главное отличие российского лазера - в энергии лазерного импульса, у американского и французского она около двух мегаджоулей, у нашего примерно в 1,5 раза выше, намного выше, - сказал Гаранин. - При исследовании высоких плотностей энергий любая даже небольшая прибавка мощности открывает новые возможности, позволяет решать более широкий класс задач.
Надо отметить, что первыми о новом принципе поджигания термоядерного горючего с помощью лазера еще в 1963 году заявили лауреат Нобелевской премии Николай Басов и академик Олег Крохин. В чем суть? Цель лазерных лучей - мишень из бериллия. Точнее, ее содержимое. Это смесь дейтерия и трития, тяжелых изотопов водорода. В эту мишень должны стрелять одновременно 192 лазерных луча. Каждый выстрел должен длиться всего 10 миллиардных долей секунды, но он несет огромную мощность - 100 миллиардов киловатт. Это во много раз больше, чем сегодня имеют все электростанции Земли.
В результате мишень разогреется до 100 миллионов градусов и сожмется до плотности в разы большей, чем наблюдается в центре Солнца. Вот тогда и должен начаться термоядерный синтез, ядра изотопов водорода будут сливаться, образуя ядра гелия. Самое главное, что полученная энергия минимум в десять раз превысит ту, которая была израсходована на работу лазеров.
Пожалуй, наиболее сложная задача, стоящая перед учеными, - добиться, чтобы получился идеальный залп, чтобы лазерные лучи одновременно и снайперски попали в цель. Это поручено лазерно-оптической системе, которая поражает воображение. Например, в ней почти 13 тысяч мощных ламп-вспышек. Они накачивают энергией около 3,5 тысяч специальных стекол, где формируется лазерное излучение.
Сможет ли суперлазер составить конкуренцию токомаку в борьбе за то, чтобы стать лидером энергетики будущего, когда ископаемые ресурсы будут исчерпаны? Станет ли эта уникальная установка термоядерной электростанцией на новом принципе?
- Как только мы сможем поджечь лазер, сразу встанет вопрос: а что дальше? - говорит Сергей Гаранин. - Чтобы на его основе делать термоядерную электростанцию, надо, чтобы лазер стрелял с частотой примерно 10 выстрелов в секунду. Это очень сложная задача, ее только предстоит решить. Сейчас прорабатываются различные подходы.
Немало проблем и у конкурента суперлазера - создающегося сейчас на основе токамака демонстрационного термоядерного реактора, пуск которого намечен на 2030-2040 годы. Только после решения всех технологических проблем на первый план выйдет главный вопрос: чему отдать предпочтение? По какому пути идти?
Российский суперлазер должен быть запущен в 2020 году в Сарове. Это уникальный научный проект национального масштаба. К его реализации привлечены ведущие лазерные институты России. На базе этой уникальной установки будет создан Центр коллективного пользования, где российские ученые смогут проводить самые разные исследования в области физики высоких плотностей энергии.
Справка "РГ"
Создание "лазерного термояда" - это начало нового этапа в принципиальном споре. Какой путь к управляемой термоядерной реакции, а следовательно, к термоядерной энергетике, окажется короче и эффективнее: токамаковский или импульсный, лазерный.
|
Причем лазерный термояд - это наше! С этой идеей выступил почти полвека назад академик Николай Басов на сессии Академии наук СССР, определив лазерный термояд как одно из направлений управляемого термоядерного синтеза. Он даже сформулировал, какая должна быть мощность лазера. Тогда же в Физическом институте АН СССР велись очень серьезные работы по лазерному термояду, проведены первые в мире эксперименты в этой области.
Кроме того, лазерный термояд является важнейшим элементом программы по поддержанию ядерных арсеналов. Такая установка позволяет создавать температуры и давления, характерные для ядерных взрывов. Это даст возможность исследовать параметры ядерных устройств без проведения испытаний, запрещенных международными соглашениями.
Юрий Медведев
