Недотермояд: Пробный выстрел

Согласно ранним прогнозам, самый мощный лазер в мире (National Ignition Facility – NIF, США) уже в этом году должен был запустить лазерную термоядерную реакцию. Недавний эксперимент – еще один шаг к этой цели, но ученые считают, что «торжественный момент» откладывается еще на пару лет.

Перед выстрелом Мишень устанавливается внутри криогенного устройства позиционирования, которое защищает ее до открытия за 5 секунд до выстрела. После выстрела Все, что осталось от мишени

Предполагается, что однажды NIF сможет создать в смеси изотопов водорода давление, которое в 100 миллиардов раз превышает атмосферное, и температуру в сотню миллионов °С. В этот момент ядерная реакция синтеза будет производить больше энергии, чем потребляет лазер («Самый сильный лазер»). Но проведенное 28 сентября испытание системы показало, что до запуска такой реакции еще далеко. 
В ходе эксперимента 192 лазерных пучка NIF были сфокусированы на твердой мишени. Двадцать шесть различных приборов контроля следили за тем, как пучки попали в цель – топливную капсулу, помещенную в золотой цилиндр (так называемый хольраум), стенки которого пребывают в радиационном равновесии с полостью. Капсула заполнена газообразной смесью дейтерия, водорода и трития, заключенной внутри замороженного слоя дейтерия. 
По словам Эда Мозеса (Ed Moses), директора NIF, «все сработало». Эксперимент прошел, как и было запланировано. Все элементы сложной системы работали именно так, как от них и требовалось. Мощность излучения заведомо была ниже той, которая необходима, чтобы запустить термоядерную реакцию. Это связано с тем, что более высокая энергия импульса могла привести к повреждению оптических элементов, служащих для фокусировки излучения. Прежде чем приступить к главному эксперименту, необходимо будет заменить многие оптические компоненты. И исследователи не могут с уверенность сказать, как поведет себя система при номинальной нагрузке. «Мы не утверждаем, что понимаем каждую деталь», - говорит Мозес. 
Энергия излучения NIF во время эксперимента составила около 1 МДж, что превышает достигнутую в конце 2009 года энергию 0,7 МДж. Но для начала термоядерной реакции необходимо преодолеть рубеж в 1,4-1,5 МДж. Некоторые ученые ставят под сомнение то, что NIF когда-либо сможет запустить реакцию управляемого ядерного синтеза. Так, Стивен Боднер (Stephen Bodner), возглавлявший научно-исследовательскую лабораторию ВМС США (Naval Research Laboratory) в Вашингтоне, критикует результаты исследования, согласно которым NIF способен передать в хольраум 90% энергии лазерного импульса. Он считает, что в результате рассеивания по назначению не попало около половины энергии излучения. Стив Хан (Steve Haan), ведущий разработчик мишеней для NIF, говорит, что после публикации статьи физики обнаружили дополнительные потери (приблизительно одна шестая часть из 192 лазерных пучков теряла на 30-40% больше энергии, чем предполагалось). 
Зигфрид Гленцер (Siegfried Glenzer), ведущий исследователь NIF, полагает, что эти цифры не играют большой роли, поскольку не учитывают усиление пучка при взаимодействии с плазмой от стенок хольраума. По его словам, результирующая эффективность передачи энергии в недавнем эксперименте составила 88%. 
Минимизация потерь лазерного излучения – одна из основных задач, стоящих перед американскими учеными. Помимо этого, они сталкиваются и с рядом других проблем, включая необходимость обеспечить равномерное сжатие топливной капсулы и контроль состояния оптики, которая подвергается неблагоприятному воздействию проходящих через неё лазерных пучков. Поэтому, по мнению некоторых ученых, и 2012 год может оказаться слишком оптимистичным сроком запуска лазерной термоядерной реакции, выход энергии в которой превысит затраты.