Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций (NIF) (18 фото)

Этот научный комплекс, работающий над проблемой инерциального термоядерного синтеза, находится в городе Ливермор, штат Калифорния. Комплекс строился в течение 12-ти лет, и на его строительство было израсходовано почти 4 млрд $. NIF использует 192 мощнейших лазера, чтобы разогреть и сжать небольшую мишень, состоящую из смеси дейтерия и трития, до такого состояния, когда начинается самостоятельная термоядерная реакция. Размер здания, где находится установка для проведения экспериментов, больше чем футбольное поле. Этот комплекс – самая большая в мире установка для проведения инерциального управляемого термоядерного синтеза. На управляемый термоядерный синтез возлагаются большие надежды, так как в случае успеха, эта технология сможет обеспечить человечество практически неисчерпаемыми запасами энергии. Кроме того, реакция синтеза, в отличие, например, от реакции расщепления урана, создает очень мало радиоактивных отходов, и поэтому термоядерный реактор, можно считать практически безопасным. 6 октября 2010 года прошли первые успешные испытания этого комплекса. Ученые надеются, что полномасштабную реакцию термоядерного синтеза им удастся получить уже в 2012 году.

1. Для установки сферы реактора, вес которой почти 10 тонн, потребовалась работа одного из самых больших подъемных кранов в мире. Эта работа велась в июне 1999 года.

2. Внутри гигантской сферы реактора технический персонал передвигается на специальном подъемнике. Целевая камера представляет собой поистине циклопическое сооружение – диаметр ее сферы 10 метров. Сферу образуют десятисантиметровые алюминиевые панели, плотно спаянные друг с другом. Сферу покрывает защитный слой бетона, пропитанного бромом, толщиной в 30 сантиметров. Этот защитный слой должен поглощать нейтроны, которые выделяются при реакции термоядерного синтеза. Лучи от 192 мощных лазеров проникают внутрь целевой камеры через специальные отверстия.

3. В процессе строительства сначала была установлена на место целевая камера, затем были возведены стены и крыша семиэтажного отсека камеры.

4. На этом снимке мы видим процесс монтажа оборудования в целевой камере.

5. Это бетонные подставки, на которые опирается система контроля направления лазерных лучей. Вся система из 192 лазеров размещена в двух лазерных отсеках, в каждом из которых установлено по 96 лазеров.

6. Вот так в январе 2002-го года велась установка системы, которая необходима для поддержания в норме рабочих параметром электроснабжения. В этой гигантской системе используется более 160 км высоковольтного кабеля, по которому подается энергия для 7680 ламп-вспышек.

7. Вот так выглядят сами лазеры. Этот отсек был принят комиссией 31-го июля 2007 года. Прежде чем попасть в целевую камеру реактора, лазерному лучу необходимо пройти по системе усилителей и преобразователей частоты почти 300 м.

8. Для работы комплекса лазерных термоядерных реакций в общей сложности необходимо 3072 заготовки лазерных усилительных линз. Здесь мы видим процесс их изготовления. Для этого используются плиты из специального неодимового фосфатного лазерного стекла. Производство всех необходимых заготовок было завершено в 2005-м.

9. Установка боковой камеры в целевом контейнере. Работу ведут сотрудники Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса Джон Холлис (он на снимке справа) и Джим МакЭлрой. Монтаж боковой камеры, которая стала последней из 6206 установленных оптомеханических и системных модулей, производился в январе 2009 г. Вместе все эти блоки называют «сменными линейными блоками» (СЛБ). Самый первый блок из этой системы был смонтирован 26 сентября 2001 года.

10. Комплекс лазерных термоядерных реакций работает при помощи оптики, которая изготавливается из очень крупных монокристаллов кислого фосфата калия и дейтерированного первичного кислого фосфата калия. При этом огромный монокристалл разрезают на отдельные 40-сантиметровые панели. Раньше для того, чтобы вырастить кристалл необходимого размера, требовалось почти два года. Но теперь гигантские кристаллы научились выращивать всего за два месяца. Так, общий вес 75-ти искусственных кристаллов может достигать 100 тонн.

11. Конечно же, работа такого огромного современного научно-технического комплекса просто немыслима без сложнейшей компьютерной техники, которая должна работать четко и без сбоев. Огромное количество компьютерного оборудования обслуживает эти самые мощные на планете лазеры.

12. На этом снимке техник проверяет работу оптической системы. Это система конечной оптики (FODI). Эта оптическая система должна будет работать с изображением лучей от всех 192 лазеров.

13. Так выглядят корпуса Национального комплекса лазерных термоядерных реакций (NIF), которые принадлежат Ливерморской национальной лаборатории им. Э Лоуренса. Сама эта лаборатория входит в состав Калифорнийского университета.

14. Оптические блоки, которые располагаются в нижнем полушарии целевой камеры служат для преобразования лучей и для разделения цвета. Они также выполняют фокусировку лучей, которые попадают на микроскопическую мишень (диаметр этой мишени составляет всего 2 мм), пройдя через сорокасантиметровые прямоугольные пластины.

15. Губернатор штата Калифорния Арнольд Шварценеггер 10 ноября 2008 года осмотрел Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций. С работой комплекса его ознакомили директор NIF доктор Эдвард Мозес (на фото он слева от губернатора) и директор LLNL доктор Джордж Миллер (справа).

16. На этом фото, сделанном внутри целевой камеры, хорошо виден огромный держатель мишени (он похож на гигантский карандаш). При этом размер самой мишени составляет всего 2 мм, и она содержит 150 микрограммов термоядерного топлива. Лазерные импульсы практически одновременно бьют по мишени (разность между ними во времени не превышает 30 пикосекунд). Диаметр зайчика каждого луча на мишени всего 50 мкм.

17. Это и есть прототип мишени. Между двумя сверхтонкими пластиковыми листами подвешена покрытая бериллием капсула диаметром 2 мм. Эту капсулу должны заполнить специальной смесью дейтерия и трития. Перед тем, как начать эксперимент капсулу охладят почти до абсолютного нуля (-2550 С) – это нужно для того, чтобы замерз водород. После этого вся конструкция упаковывается в особый золотой цилиндр, который называется hohlraum. Лазерные лучи будут стрелять не в саму топливную мишень, а в этот полый цилиндрик. Лучи от всех 192 лазеров под точно рассчитанным углом заходят в торцевые отверстия, и цилиндр моментально испаряется, выбросив при этом пучок жесткого рентгеновского излучения. Этот рентгеновский импульс и поджигает топливную мишень. Такой способ поджигания мишени намного более эффективен, чем прямое попадание лазерных лучей на мишень. Когда начнется реакция, плотность топливного шарика станет в 100 раз больше, чем плотность свинца, а температура поднимется до 100 миллионов градусов, то есть будет выше температуры Солнца.

18. Первое испытание этой системы прошло 6 октября 2010 года. Это была только оценка и «пристрелка». В первом испытании лазерный импульс имел энергию только 1 мегаджоль, этого недостаточно для начала термоядерной реакции. Но вот, что осталось от целевого блока мишени. Полномасштабные испытания этой грандиозной системы еще впереди