Управление ядерной реакцией.

Странно почему не упоминалось про это использование лазеров....

*сразу скажу, что щас попробую объяснить суть идеи, если где-то допущу ошибки - поправите меня!

Итак, все знаю, что при ядерном взрыве выделяется ОГРОМНОЕ кол-во энергии и не плохо было бы её использовать в мирных целях, но как при ядерной взрыве высасывать энергию? Ноги бы успеть унести...

Немного простейшей теории...

Я́дерный взрыв — неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени.
Атомные ядра некоторых изотопов химических элементов с большой атомной массой (например урана или плутония) при их облучении нейтронами определённой энергии теряют свою устойчивость и распадаются с выделением энергии
Выглядит это так
Есть кристалическая решетка с расположенными в них атомами. И когда в один из атомов попадает нейрон, то атом расподается, с выделением ОГРОМНОЙ энергии! а распавшийся атом сталкивается еще с с другими атомами и пошло-поехало... (рис. 1)

 

Но для осуществления данной реакции, нужно внушительно кол-во урана или плутония.
А если взять небольшое кол-во вещества? что-бы был, так сказать, "миниатюрный" ядерный взрыв?
А не получится.... Потому что тогда взрыва не будет... атомы просто не смогут тогда столкнуться из-за небольшого размера кристаллической решетки. Атомы просто будут вылетать за пределы решетки так и не столкнувшись ни с чем... (рис. 2)

 

Ну что же тогда делать?


А что если сжать кристаллическую решетку до тех размеров, что эти злополучные атому всё-таки столкнулись!?
Но как их сжать?...

Надеюсь, все помнят физику? (рис. 3)

 

А если направить силу с 4-ёх сторон???
То получится, что мы будем сжимать объект. (рис. 5)

 

Если на образец с 4-ех сторон направить лазеры, то будет как раз сжатие.
На этом принципе и основан принцип управления ядерной реакцией!
Лазеры, кстати, если не ошибаюсь работают на довольно больших по размеру кристалах рубина, но мог ошибиться.
Знаю только одно, что одна такая пластина стоит 80 000 $! А таких пластин на один лазер используется несколько десятков (а лазеров то 4)

Жду комментов, исправлений и дополнений!

 

скиньте в юмор

 

почему?

Поясню идею. Когда вы направляете пучок лазера, скажем, в стену. То что происходит со стеной? Она не просто начинает нагреваться!
*чувствую как трещит мой фундамент знаний*
а происходит еще процесс, который можно назвать реактивное движение по направлению хода луча.

Еще нужно сказать, что это не просто идея на бумаге, а уже почти реализованный проэкт. Щас его уже строят! Сооружения представляют собой крестобразное здание, в котором на пересечении креста будет находиться камера с веществом, а с четырех сторон лазеры. Каждая из 4-ех сторон креста размером в 5-и этажный дом.

Это я сейчас пытался донести до Вас то, что нам рассказывал на лекции наш профессор с ГОИ (Государственный Оптически Институт). Он вместе со своими коллегами занимались выращиваниен для этих лазеров кристалов.

 

Бред какой то...
А откуда возьмутся нейтроны, необходимые для ядерной реакции ???
и откуда возьмется такое огромное давление чтоб смять кристаллическую решетку ???
или ваш профессор научится лазером черные дыры делать ???

Я так понимаю, что если критическая масса, допустим 100 кг, а взорвать хотим 1 кг ...
то получается , что этот самый 1кг надо нехило ужать в объеме , как минимум в 100 раз....
Че-то я не видел, чтоб такое кому-то удалось сделать даже с водой......

Ну и не понятна сама заморочка с лазерами, если используется просто давление света, так проще и дешевле взять сфокусированный солнечный свет...

 

Ну что вы на человека накинулись? Может он открытие какое сделает! А вы пальцы сосать будете

 

Да тут все просто.... профессорам хочется кушать, а деньги сейчас просто так никто не даст, и вот они фигню всякую и придумывают, чтоб деньги на эксперименты получить, прожрать их , а потом свалить все на неудавшийся эксперимент.....
и не надо тут прикрываться всякими Чубайсовскими нанотехнологиями.... никто нихрена не сделает, а деньги исчезнут.....Вы видели хоть одно существенное открытие за последние 10 лет ???

 

А по-моему тут всё разумно! Во-первых, с чего вы взяли что сжимать нужно именно в 100 раз? может там сжатие в 8 раз вполне хватит... А во вторых, если лазер размером с тумбочку выделяет достаточную энергию чтобы сделать дырку в монете, то лазер размером с дом сами можете догадаться какой обладает энергией, а если её направить в одну точку, да ещё и импульсом, то в этой точке вообще пиз..ец будет)))

Что касается сжатия, то помниться мне, что в водородной бомбе товарища Сахарова, тоже применялось сжатие рабочего вещества (слойка)...

Не, звучит вся идея достаточно разумно, интересно только что будет дальше происходить с выделившейся энергией, как и чем её будут преобразовывать в электричество...

 

Да-да! из этой, а что сможет лазер размером с дом, где кристалл используется размером с двуспальную кровать?

Ту не все делается ради получения альтернативных методов получения энергии...

Как Вы знаете, испытания атомных бомб запрещены, но как тогда проверить в состоянии еще наша ракета с ядерной боеголовкой взорваться или она при падении убьёт только 1-5 человек (на кого она собственно упадёт ). И это отличный способ проверить рабочие состояние ядерных боеголовок! =))
И если возникнут вопросы - А мы получаем альтернативный источник энергии и не колышит!

 

Крупнейший лазер направил тераватты на кончик ядерной иглы

10 марта 2009 года американская "Национальная установка зажигания" (National Ignition Facility — NIF) произвела рекордный световой импульс в 1,1 мегаджоуль. При этом лучи системы в сумме несли в 25 раз больше энергии, чем импульс любого другого лазера
Управляемый термоядерный синтез с инерциальным удержанием плазмы (Inertial confinement fusion — ICF) — альтернатива системам с магнитным удержанием (это токамаки и стеллараторы).

Кстати, интенсивные работы в этой сфере ведутся в разных странах примерно 30 лет, а конкретно проект NIF насчитывает уже 15-летнюю историю, из которых на возведение комплекса ушло 12 лет (и, заметим, примерно $4 миллиарда).

Nova не достигла своей цели – самоподдерживающейся цепной термоядерной реакции, позволяющей использовать большую часть тяжёлого водорода, заключённого в мишени. Но зато она первой в ряду похожих систем близко подобралась к этому знаковому барьеру и обозначила ряд проблем (магнитогидродинамическая нестабильность сжимающегося шарика), которые и призвана решить установка NIF. Принцип прямого сжатия и розжига мишени.

Основной принцип ICF, также именуемый лазерным синтезом, прост. Сосредоточьтё свет от множества мощных лазеров на маленькой мишени из смеси дейтерия и трития. Мгновенное испарение внешнего слоя создаст реактивную силу, направленную к центру, что приведёт к сильному сжатию мишени и её разогреву до температуры запуска термоядерной реакции.

Однако, предыдущие опыты показали, что даже с большим числом лазеров прямым облучением со всех сторон трудно добиться равномерного сжатия мишени, а это – ключ ко всему. Микроскопические неравномерности, буквально неуловимые глазом, приводят к тому, что горячая плазма "расплескивается" прежде, чем ударная волна внутри шарика запустит цепную и устойчивую реакцию синтеза. И даже если некоторые из ядер дейтерия и трития в момент такого "удара" сольются (а такое в прежних опытах, в частности на установке Nova, уже происходило) – общая цель не будет достигнута.

Оцените масштаб установки (обратите внимание на людей на обоих снимках). Вверху: один из двух залов с лазерами. Всего в NIF мишень обстреливает 192 (!) ультрафиолетовых лазера. Эти лучи направляются в центр огромной целевой камеры (внизу), где специальный держатель ("карандаш" справа) фиксирует миниатюрный термоядерный заряд. На нижнем кадре также видна обслуживающая платформа, выдвинутая для осмотра системы (фотографии NIF).

 

Потому в ряде предыдущих родственных установок, а теперь и в самой NIF используется другой метод создания равномерного облучения мишени – так называемый "непрямой привод" (indirect drive). Заключается он в том, что лазеры направляют не в саму мишень с ядерным топливом, а в специальный полый цилиндрик под названием hohlraum (его вы видите на снимке под заголовком), выполненный из золота, внутри которого на полимерной распорке и подвешен топливный шарик.

Мощный импульс лазеров, попадающий через торцевые отверстия на внутренние стенки цилиндра под точно рассчитанным углом, превращает его в плазму, которая окутывает топливный шарик и успевает выдать мощный импульс рентгеновского излучения, прежде чем разлетится прочь. Рентген и взрывает главную мишень, не хуже, а даже эффективнее, чем взорвало бы её прямое попадание лазеров.

Благодаря мгновенному испарению внешнего слоя шарика, последний сжимается так, что плотность вещества в нём подскакивает до 1 килограмма на миллилитр (то есть окажется примерно в 100 раз выше плотности свинца). Температура же вырастает до 100 миллионов градусов – это выше, чем в центре звезды. Такова теория ICF.

 

Любопытно, что физики уже умеют при помощи лазеров нагревать вещество аккурат до температуры центра Солнца, то есть до 10 миллионов градусов. Почему же для розжига реакции синтеза в дейтерий-тритиевой мишени нужно поднять эту планку ещё в 10 раз?

Причина — давление. В солнечном ядре оно намного выше, чем в водородном шарике, потому и температурные условия для поддержания термоядерного синтеза в нашей родной звезде – более мягкие.

Лазерная система – главная гордость NIF. Ведь к ней предъявлены феноменальные требования. Достаточно сказать, что оборудование, занимающее десятки и десятки метров и весящее десятки тонн, смонтировано в залах лаборатории с точностью в 100 микрометров.

Все 192 УФ-лазера, обрушивающие поток света на мишень в центре целевой камеры, берут своё начало от одного слабенького инфракрасного лазера, луч которого делится на множество потоков. Каждый из них пробегает в общей сложности по 300 метров, проходя последовательно цепочку из гигантских лазерных усилителей и преобразователей частоты.

 

Каждый луч, в конечном счёте, попадает в строго отведённую ему точку на внутренней поверхности золотого контейнера, где создаёт "солнечный зайчик" диаметром 50 микрометров.

Хотя главная цель NIF – довести до идеала принцип опосредованного "удара" по водородной мишени, система способна перенастраиваться на прямое облучение топливных шариков без золотых контейнеров. В этом случае вместо создания двух световых конусов (как на этом рисунке) оптику перефокусируют так, что все ультрафиолетовые лучи сойдутся в центре камеры. Вообще же установка призвана проверить множество версий мишеней, чтобы узнать – какая лучше подойдёт для гипотетической промышленной установки синтеза (иллюстрация NIF).

Интересно, что на полной мощности установка генерирует лучи, которые в сумме несут к цели 1,8 мегаджоуля энергии (так что нынешний запуск всех лазеров прошёл не на полной "тяге").

Отметим, что в мире существует несколько импульсных установок, по пиковой мощности сопоставимых с NIF, и даже немного превосходящих американского "монстра", но их вспышки длятся пико— либо фемтосекунды, то есть они на три-шесть порядков короче NIF-овских. А потому по суммарной энергии, заключённой в луче (или в нескольких лучах, как в NIF), они существенно уступают "суперспичке".

 

Львиная доля от этих "1,8" преобразуется золотым цилиндром в рентген, но лишь небольшая часть X-лучей оказывается задействована в разогреве и сжатии топливного шарика.

Тем не менее, и этого количества энергии для запуска термоядерной реакции вполне должно хватить. И хотя прямое облучение мишени принесло бы к ней больший энергетический поток, опосредованный метод даёт намного более равномерное облучение всех боков шарика, чего и добиваются учёные.

Принцип промышленной электростанции на основе лазерного синтеза. Одна мишень должна стоить порядка 25 центов, сообщает NIF, а генерировать порядка 300 мегаджоулей энергии (иллюстрация NIF).

Если цепная реакция в таком шарике будет запущена, он высвободит порядка 20 мегаджоулей энергии или даже несколько больше. Так что NIF должна стать первой установкой в своём роде, на которой энергетический выход от реакции синтеза превзойдёт энергетические затраты на её розжиг.