Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций (27 фото)

«Создать мини-звезду на Земле» – вот цель Национального комплекса лазерных термоядерных реакций (NIF), где находится крупнейший лазер с самым мощным содержанием энергии, который располагается в Ливерморе, штат Калифорния. 29 сентября 2010 года NIF завершил первый эксперимент по зажиганию, в котором 192 лазера сфокусировались на маленьком цилиндре с капсулой с замороженным водородным топливом. Этот эксперимент стал последним в серии тестов, которые приведут к долгожданному «зажиганию», когда ядра атомов топлива в капсуле вынуждены сливаться, выпуская огромную энергию. Ожидается, что выход термоядерной энергии на установке впервые превысит энергию, затраченную на запуск реакции. Это станет ценным источником силы. На строительство NIF ушло более 3,5 миллиардов долларов с 1997 года, комплекс является частью Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Полного слияния ученые хотят достичь к 2012 году.

1. В Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций лифт довозит техников до камеры мишени для осмотра. Камера представляет собой шар 10 метров в диаметре, собранный из алюминиевых панелей 10 см толщиной. Он покрыт 3-метровым слоем бетона, пропитанного бором для впитывания нейтронов от реакции слияния. Отверстия в камере позволяют 192 лазерным лучам проникать в камеру. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

2. Крупнейший единый элемент оборудования в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций – 130-тонная камера мишени. Ее дизайн состоит из 6 симметричных панелей средних размеров и 12 ассиметричных внешних панелей, которые выливали на алюминиевом заводе в Рэйвенсвуде, Западная Вирджиния. Панели перевезли в «Creusot-Loire Industries» во Франции, где их нагрели и придали форму огромным прессом. Затем эти панели отправили в «Precision Components Corp.» в Йорке, штат Пенсильвания, где были приготовлены сварные швы. Затем была сделана сборка камеры мишени в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (на фото). (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

3. Камеру мишени диаметром 10 метров ставят на место в июне 1999 года. Круглую вакуумную камеру устанавливали в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса с помощью одного из крупнейших кранов в мире. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

4. После того как камеру мишени поместили на место, были завершены стены и крыша. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

5. Строители устанавливают оборудование в камере мишени. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

6. Бетонные стойки в двух комнатах поддерживают систему инфраструктуры луча 192 лазеров. Это одна из двух комнат, в которых находятся по 96 лазеров. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

7. Установка системы поддержания нормальных параметров электроснабжения, в которой находится более 160 км кабеля высокого напряжения, через который энергия подается на лампы-вспышки системы. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

8. Отделение лазера №2. Лазерный луч проделывает более 304 метров, а затем достигает камеры мишени. Отделение лазера №2 было сдано в эксплуатацию 31 июля 2007 года. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

9. Изготовление сплавленных плиток усилителя лазерного стекла, необходимого для строительства NIF (3072 кусочков) было завершено в 2005 году. Плитки усилителя представляют собой фосфатное стекло, смазанное неодимом, произведенное компанией «Hoya Corporation USA and Schott Glass Technologies». (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

10. Техники Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса Джон Холлис (справа) и Джим МакЭлрой устанавливают камеру в отделении мишени в январе 2009 года. Эта камера стала последней из 6206 различных оптомеханических и контрольных системных модулей, которые называются «сменными линейными блоками». Она была установлена 26 сентября 2001 года. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

11. NIF необходима оптика, производимая из крупных единых кристаллов первичного кислого фосфата калия и дейтерированного первичного кислого фосфата калия. Каждый кристалл разрезают на 40-сантиметровые кристальные панели. Традиционно, дейтерированный первичный кислый фосфат калия производился методом, для которого почти два года было необходимо выращивать один кристалл. Со временем, это время сократилось до двух месяцев. В результате данного процесса производится оптика до 66 см шириной, 50 см высотой и весом 380 кг. NIF необходимо 192 оптики, произведенной из традиционного дейтерированного первичного кислого фосфата калия, и 480 оптик из первичного кислого фосфата калия. Около 75 кристаллов смогут достичь веса почти в 100 тонн. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

12. Рабочие на полу камеры мишени NIF. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory/Jacqueline McBride)

13. Техник производит последний осмотр системы оптики для NIF. Когда систему достанут в 10-метровой камере мишени из диагностического манипулятора, она сможет производить фотографии всех 192 лучей лазера. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

14. Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций в Ливерморе, штат Калифорния. Строительство комплекса было завершено в марте 2009 года. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

15. Блоки финальной оптики, которые на этом фото располагают в нижнем полушарии камеры мишени, содержат особую оптику для кондиционирования луча, конверсии цвета и разделения цвета. Они также фокусируют лучи с квадратных пластинок 40х40 см на одном месте на мишени всего 2х2 миллиметра в диаметре. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

16. Миллиметровые мишени должны удовлетворять точным требованиям плотности, концентричности и гладкости поверхности. Ученые и инженеры разработали точную машину для производства и сборки маленьких и сложных мишеней. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory/Jacqueline McBride)

17. Губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер посетил Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций 10 ноября 2008 года. Слева направо: директор NIF доктор Эдвард Мозес, Шварценеггер, директор LLNL доктор Джордж Миллер. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory/Jacqueline McBride)

18. Система последнего осмотра оптики NIF, встроенная в камеру мишени, создана для производства изображений всех 192 лучей. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

19. Фото, сделанное с пола камеры мишени, демонстрирует установку цели. Импульсы лазеров устремляются к центру мишени за триллионы секунд на расстоянии в человеческий волосок друг от друга. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

20. Локатор цели и система выстроенности мишени точно определяют цель в камере мишени. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

21. Женщина держит прибор с полостью на конце. Это цилиндр размером с карандаш, в котором находится мишень – круглая капсула не больше перчинки, куда стекаются все 192 лазера. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

22. Золотая полость – это небольшой полый металлический цилиндр, окружающий капсулу с топливом. В термодинамике термин «hohlraum» определяется как «полость со стенами в излучательном равновесии с источником излучения в полости». Эта полость переводит направленную энергию из лазерного света или пучка частиц в рентгеновскую радиацию. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

23. Прототип капсулы мишени с бериллием подвешен между двумя ультратонкими листами пластика. Крошечная капсула будет наполнена жидкой смесью дейтерия и трития, который будет заморожен до -255 градусов по Цельсию. Затем 192 лазерных луча войдут в полость, создавая рентгеновские лучи, которые нагреют капсулу до температур, близким к температуре солнца. Это создаст невероятное давление, которое сдавит топливо в капсуле, вынуждая атомы внутри сливаться и выпускать энергию. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

24. 6 октября 2010 года блок с мишенью с полостью в крошечной капсуле установили в манипулятор криогенной мишени. Две медные ручки образовали экран вокруг холодной мишени, чтобы защитить ее, до тех пор пока она не откроется за пять секунд до выстрела. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

25. Локатор точно определяет центр мишени и служит своего рода привязкой дл соединения лазерных лучей. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

26. Вот, что осталось от блока с мишенью после выстрела 6 октября 2010 года. Система из 192 лазерных лучей выстрелила энергией лазера в 1 мегаджоуль в первую криогенную капсулу. 1 мегаджоуль равен энергии, потребляемой 10 000 100-ваттных электрических лампочек за одну секунду. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)

27. Три этажа отделения мишени и многих лазеров и диагностических устройств вокруг камеры мишени. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)