Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій (NIF)

Цей науковий комплекс, що працює над проблемою инерциального термоядерного синтезу, знаходиться в місті Лівермор, штат Каліфорнія. Комплекс будувався протягом 12-ти років, і на його будівництво було витрачено майже 4 млрд $. NIF використовує 192 найпотужніших лазера, щоб розігріти і стиснути невелику мішень, що складається з суміші дейтерію і тритію, до такого стану, коли починається самостійна термоядерна реакція.

Розмір будівлі, де знаходиться установка для проведення експериментів, більше ніж футбольне поле. Цей комплекс - найбільша в світі установка для проведення инерциального керованого термоядерного синтезу. На керований термоядерний синтез покладаються великі надії, так як в разі успіху, ця технологія зможе забезпечити людство практично невичерпними запасами енергії. Крім того, реакція синтезу, на відміну, наприклад, від реакції розщеплення урану, створює дуже мало радіоактивних відходів, і тому термоядерний реактор, можна вважати практично безпечним. 6 жовтня 2010 року пройшли перші успішні випробування цього комплексу. Вчені сподіваються, що повномасштабну реакцію термоядерного синтезу їм вдасться отримати вже в 2012 році.

(Всього 18 фото)

Спонсор поста: Блог про трейдингу - створений для тих, хто хоче спілкуватися на фінансові теми з однодумцями.

1. Для установки сфери реактора, вага якої майже 10 тонн, потрібна була робота одного з найбільших підйомних кранів в світі. Ця робота велася в червні 1999 року.

2. Усередині гігантської сфери реактора технічний персонал пересувається на спеціальному підйомнику. Цільова камера являє собою воістину циклопічні спорудження - діаметр її сфери 10 метрів. Сферу утворюють десятисантиметрові алюмінієві панелі, щільно спаяні один з одним. Сферу покриває захисний шар бетону, просоченого бромом, товщиною в 30 сантиметрів. Цей захисний шар повинен поглинати нейтрони, які виділяються при реакції термоядерного синтезу. Промені від 192 потужних лазерів проникають всередину цільової камери через спеціальні отвори.

3. В процесі будівництва спочатку була встановлена ​​на місце цільова камера, потім були зведені стіни і дах семиповерхового відсіку камери.

4. На цьому знімку ми бачимо процес монтажу обладнання в цільової камері.

5. Це бетонні підставки, на які спирається система контролю напрямку лазерних променів. Вся система з 192 лазерів розміщена в двох лазерних відсіках, в кожному з яких встановлено по 96 лазерів.

6. Ось так в січні 2002-го року велася установка системи, яка необхідна для підтримання в нормі робочих параметром електропостачання. У цій гігантській системі використовується більше 160 км високовольтного кабелю, по якому подається енергія для 7680 ламп-спалахів.

7. Ось так виглядають самі лазери. Цей відсік був прийнятий комісією 31-го липня 2007 року. Перш ніж потрапити в цільову камеру реактора, лазерному променю необхідно пройти по системі підсилювачів і перетворювачів частоти майже 300 м.

8. Для роботи комплексу лазерних термоядерних реакцій в цілому необхідно 3072 заготовки лазерних підсилюючих лінз. Тут ми бачимо процес їх виготовлення. Для цього використовуються плити зі спеціального неодимового фосфатного лазерного скла. Виробництво всіх необхідних заготовок було завершено в 2005-му.

9. Установка бічній камери в цільовому контейнері. Роботу ведуть співробітники Ліверморської національної лабораторії ім. Лоуренса Джон Холліс (він на знімку праворуч) і Джим Макелрой. Монтаж бічної камери, яка стала останньою з 6206 встановлених Оптомеханические і системних модулів, проводився в січні 2009 р Разом всі ці блоки називають "змінними лінійними блоками" (СЛБ). Найперший блок з цієї системи був змонтований 26 вересня 2001 року.

10. Комплекс лазерних термоядерних реакцій працює за допомогою оптики, яка виготовляється з дуже великих монокристалів кислого фосфату калію і дейтерированного первинного кислого фосфату калію. При цьому величезний монокристал розрізають на окремі 40-сантиметрові панелі. Раніше для того, щоб виростити кристал необхідного розміру, потрібно майже два роки. Але тепер гігантські кристали навчилися вирощувати всього за два місяці. Так, загальна вага 75-ти штучних кристалів може досягати 100 тонн.

11. Звичайно ж, робота такого величезного сучасного науково-технічного комплексу просто немислима без складної комп'ютерної техніки, яка повинна працювати чітко і без збоїв. Величезна кількість комп'ютерного обладнання обслуговує ці найпотужніші на планеті лазери.

12. На цьому знімку технік перевіряє роботу оптичної системи. Це система кінцевої оптики (FODI). Ця оптична система повинна буде працювати з зображенням променів від усіх 192 лазерів.

13. Так виглядають корпусу Національного комплексу лазерних термоядерних реакцій (NIF), які належать Ліверморської національної лабораторії ім. Е Лоуренса. Сама ця лабораторія входить до складу Каліфорнійського університету.

14. Оптичні блоки, які розташовуються в нижньому півкулі цільової камери служать для перетворення променів і для поділу кольору. Вони також виконують фокусування променів, які потрапляють на мікроскопічну мішень (діаметр цієї мішені складає всього 2 мм), пройшовши через сорокасантиметрова прямокутні пластини.

15. Губернатор штату Каліфорнія Арнольд Шварценеггер 10 листопада 2008 року оглянув Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій. З роботою комплексу його ознайомили директор NIF доктор Едвард Мозес (на фото він зліва від губернатора) і директор LLNL доктор Джордж Міллер (праворуч).

16. На цьому фото, зробленому всередині цільової камери, добре видно величезний держатель мішені (він схожий на гігантський олівець). При цьому розмір самої мішені складає всього 2 мм, і вона містить 150 мікрограмів термоядерного палива. Лазерні імпульси практично одночасно б'ють по мішені (різниця між ними в часі не перевищує 30 пикосекунд). Діаметр зайчика кожного променя на мішені всього 50 мкм.

17. Це і є прототип мішені. Між двома надтонкими пластиковими листами підвішена покрита берилієм капсула діаметром 2 мм. Цю капсулу повинні заповнити спеціальною сумішшю дейтерію і тритію. Перед тим, як почати експеримент капсулу охолодять майже до абсолютного нуля (-273 С) - це потрібно для того, щоб замерз водень. Після цього вся конструкція упаковується в особливий золотий циліндр, який називається hohlraum. Лазерні промені будуть стріляти не в саму паливну мішень, а в цей порожній циліндрик. Промені від всіх 192 лазерів під точно розрахованим кутом заходять в торцеві отвори, і циліндр моментально випаровується, викинувши при цьому пучок жорсткого рентгенівського випромінювання. Цей рентгенівський імпульс і підпалює паливну мішень. Такий спосіб підпалювання мішені набагато більш ефективний, ніж пряме попадання лазерних променів на мішень. Коли почнеться реакція, щільність паливного кульки стане в 100 разів більше, ніж щільність свинцю, а температура підніметься до 100 мільйонів градусів, тобто буде вище температури Сонця.

18. Перше випробування цієї системи пройшло 6 жовтня 2010 року. Це була тільки оцінка і "пристрілка". У першому випробуванні лазерний імпульс мав енергію тільки 1 мегаджоуль, цього недостатньо для початку термоядерної реакції. Але ось, що залишилося від цільового блоку мішені. Повномасштабні випробування цієї грандіозної системи ще попереду.