Мегаджоульный лазер
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Ноябрь 2022 г. ) |
 | Эту статью необходимо обновить . ( февраль 2022 г. ) |
Laser Mégajoule ( LMJ ) — это большое лазера (ICF) на базе инерционного термоядерного синтеза исследовательское устройство недалеко от Бордо , Франция , построенное французским управлением ядерной науки Commissariat à l'Energie Atomique (CEA).
Laser Mégajoule планирует доставить к своим целям более 1 МДж лазерной энергии, сжимая их примерно до 100-кратной плотности свинца. Он примерно вдвое менее энергичен, чем его американский аналог — Национальный центр зажигания (NIF). Laser Mégajoule — крупнейший эксперимент ICF за пределами США.
Основной задачей Laser Mégajoule будет уточнение расчетов термоядерного синтеза для собственного ядерного оружия Франции . [ 1 ] Часть времени системы отведена для экспериментов в области материаловедения. [ 2 ]
Строительство LMJ длилось 15 лет и обошлось в 3 миллиарда евро. [ 3 ] Он был объявлен действующим 23 октября 2014 года, когда на нем была проведена первая серия экспериментов, связанных с ядерным оружием.
Описание
[ редактировать ]Laser Mégajoule использует серию из 22 лазерных «линий луча». Они разделены на четыре отдельных «зала», по два рядом друг с другом по обе стороны от экспериментальной зоны в центре. В двух залах пять линий, в двух других — шесть. [ 4 ]
Генерация начинается в четырех оптоэлектронных лазерах, по одному на каждый зал. Лазерный свет от этих источников усиливается в серии из 120 модулей предусилителя (PAM), выходя из PAM в виде квадратного луча размером примерно 40 на 40 миллиметров (1,6 на 1,6 дюйма). Система устроена таким образом, что лучи от PAM направляются в усилители группами по восемь, расположенными в виде двух групп по четыре луча, «четверка», одна четверка над другой. Это позволяет каждой линии усилителя создавать восемь отдельных лучей. Напротив, NIF использует отдельные усилители для каждого из 192 лучей. [ 4 ]
Каждый луч содержит два основных стеклянных усилителя, оптическая накачка которых осуществляется с помощью ксеноновых ламп-вспышек . Чтобы извлечь больше мощности из усилителей, которые не особенно эффективны при передаче мощности лучу, лазерный импульс дважды пропускается через усилители с помощью оптического переключателя перед зеркалом. [ 4 ]
Когда усиление завершено, лучи направляются к «концу линии», ближайшему к целевой камере в центре здания. Каждый луч отражается от серии из шести зеркал, чтобы изменить их параллельную ориентацию в лучах, которые должны быть расположены вокруг целевой камеры. Затем лучи проходят через оптический умножитель частоты, чтобы повысить частоту до ультрафиолетовой . Наконец, перед входом в целевую камеру они фокусируются примерно на 0,25 миллиметра (0,0098 дюйма). [ 4 ]
Экспериментальная камера состоит из сферы диаметром 10 метров (33 фута) из алюминия толщиной 10 сантиметров (3,9 дюйма) и весом около 140 метрических тонн. Он покрыт 40-сантиметровым (16 дюймов) слоем борированного бетона, образующим биологический щит. [ 5 ]
Эксперименты
[ редактировать ]Как и NIF, LMJ намерен использовать подход « непрямого привода », при котором лазерный свет используется для нагрева цилиндра с высоким Z , изготовленного из какого-то тяжелого металла (часто золота ), известного как « хольраум ». Затем хольраум испускает рентгеновские лучи , которые используются для нагрева небольшой топливной таблетки, содержащей термоядерное топливо дейтерий - тритий (DT). [ 6 ]
Хотя значительная энергия лазера теряется на нагрев хольраума, рентгеновские лучи гораздо эффективнее нагревают топливную таблетку, что делает метод непрямого привода применимым для исследований ядерного оружия. Рентгеновские лучи нагревают внешний слой гранулы так быстро, что она взрывается наружу, в результате чего остальная часть гранулы выталкивается внутрь, а ударная волна проходит через гранулу к середине. Когда ударная волна сходится со всех направлений и встречается посередине, плотность и температура на короткое время достигают критерия Лоусона и начинаются реакции термоядерного синтеза. Если скорость реакций достаточно высока, тепло, выделяемое в результате этих реакций, также приведет к плавлению окружающего топлива. Это продолжается до тех пор, пока не будет израсходована большая часть топлива в гранулах. Этот процесс известен как «воспламенение» и уже давно является целью исследователей термоядерного синтеза.
История
[ редактировать ]Строительство Laser Mégajoule началось с единственного прототипа лучевой линии, известного как Ligne d'Intégration Laser ( Линия лазерной интеграции ), или LIL , питаемого от энергоблока мощностью 450 МДж. По сути, это была уменьшенная версия строп основной конструкции с четырьмя лучами вместо восьми. Он был запущен в эксплуатацию в 2002 году, сделал 1595 импульсов и провел 636 экспериментов, прежде чем закрылся в феврале 2014 года. Последний эксперимент проводился LULI, Политехнической школой и CELIA в Университете Бордо. [ 7 ]
LMJ несколько раз откладывался, но только на короткие периоды. Планируется ввести в эксплуатацию в начале 2014 года. [ 8 ] график перенесли на декабрь, [ 9 ] но в конечном итоге снова перенесли на октябрь. [ 10 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Лазерный мегаджоуль» . CEA - Направление военных приложений. Архивировано из оригинала 11 августа 2016 года . Проверено 12 июня 2012 г.
- ^ «Мегаджоульный лазер» .
- ^ «Пособия для промышленности» .
- ^ Jump up to: а б с д «Лазерная линия» .
- ^ «Экспериментальный зал» .
- ^ «мишень» .
- ^ «Лазерная интеграционная линия» .
- ^ Чарльз Креспья; Дени Виллате; Оливье Лобиос (2013). «Исследование теплового поведения лазерного мегаджоулевого калориметра для оптимизации неопределенности измерения энергии» . Обзор научных инструментов . 81 (1): 014902–014902–10. Бибкод : 2013RScI...84a4902C . дои : 10.1063/1.4788940 . ПМИД 23387680 . Архивировано из оригинала 11 июля 2013 г.
- ^ Элен Арзено (11 января 2014 г.). «Первый выстрел 2 декабря в Лазерном Мегаджоуле» . Юго-Запад . Проверено 25 октября 2014 г.
- ^ «Уникальный инструмент» .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Оптические системы в LMJ. Архивировано 5 ноября 2010 г. в Wayback Machine.
- Лазерный мегаджоуль (на французском языке )
- Лазерный мегаджоуль (на английском языке )
Термоядерная энергия , процессы и устройства |
|---|
44 ° 38'30,88 дюйма с.ш. 0 ° 47'15,91 дюйма з.д. / 44,6419111 ° с.ш. 0,7877528 ° з.д.