Národný laserový termonukleárny reakčný komplex (NIF)

Tento vedecký komplex pracujúci na probléme zotrvačnej termonukleárnej syntézy sa nachádza v meste Livermore, Kalifornia. Komplex bol vo výstavbe 12 rokov a na jeho výstavbu sa vynaložilo takmer 4 miliardy dolárov. NIF používa 192 najsilnejších laserov na ohrev a stlačenie malého cieľa, ktorý pozostáva zo zmesi deutéria a trícia, až do bodu, keď začína nezávislá termonukleárna reakcia..

Veľkosť budovy, kde sa nachádza experimentálna inštalácia, je väčšia ako futbalové ihrisko. Tento komplex je najväčšou inštaláciou na svete pre inerciálnu regulovanú termonukleárnu fúziu. Vysoké nádeje sa týkajú riadenej termonukleárnej fúzie, pretože ak bude táto technológia úspešná, bude schopná poskytnúť ľudstvu prakticky nevyčerpateľné zásoby energie. Navyše syntetická reakcia, na rozdiel od napríklad reakcie štiepenia uránu, vytvára veľmi málo rádioaktívneho odpadu a preto môže byť fúzny reaktor považovaný za prakticky bezpečný. 6. októbra 2010 prešli prvé úspešné testy tohto komplexu. Vedci dúfajú, že v roku 2012 budú môcť dosiahnuť úplnú reakciu na jadrovú syntézu.

(Celkom 18 fotografií)

Sponzor príspevku: Obchodný blog - vytvorený pre tých, ktorí chcú komunikovať o finančných témach s rovnako zmýšľajúcimi ľuďmi.

1. Inštalácia reaktorovej gule, ktorá váži takmer 10 ton, si vyžiadala prácu jedného z najväčších žeriavov na svete. Táto práca sa uskutočnila v júni 1999.

2. V obrovskej sfére reaktora sa technický personál pohybuje na špeciálnom výťahu. Cieľová kamera je skutočne cyklopeánskou štruktúrou - priemer jej gule je 10 metrov. Guľa je tvorená hliníkovými panelmi s dĺžkou desať centimetrov, tesne navzájom zvarenými. Guľa je pokrytá ochrannou vrstvou betónu impregnovaného brómom s hrúbkou 30 cm. Táto ochranná vrstva by mala absorbovať neutróny, ktoré sa uvoľňujú počas reakcie tavenia. Rasty z 192 vysokovýkonných laserov prenikajú cieľovou kamerou cez špeciálne otvory.

3. Počas procesu výstavby bola prvýkrát umiestnená cieľová komora, potom boli postavené steny a strecha sedemposchodovej komory..

4. Na tomto obrázku vidíme inštalačný proces zariadenia v cieľovej komore..

5. Ide o betónové podpery, na ktorých sa opiera systém riadenia smeru laserových lúčov. Celý systém 192 laserov je umiestnený v dvoch laserových oddeleniach, z ktorých každý má 96 laseri inštalovaných.

6. Takže v januári 2002 bola vykonaná inštalácia systému, čo je potrebné na udržanie normálnych prevádzkových parametrov napájania. V tomto obrovskom systéme sa používa viac ako 160 km vysokonapäťového kábla, ktorým sa dodáva energia pre 7680 bleskových svetiel.

7. Vyzerajú to lasery. Tento oddiel bol prijatý komisiou 31. júla 2007. Pred vstupom do cieľovej komory reaktora musí laserový lúč prejsť systémom zosilňovačov a frekvenčných meničov takmer 300 m.

8. Pre komplex reakcií termonukleárnych laserov sú potrebné 3072 laserových zosilňovačov. Tu vidíme proces ich výroby. Na tento účel sa používajú dosky vyrobené zo špeciálneho neodymového fosfátového laserového skla. Výroba všetkých potrebných polotovarov bola ukončená v roku 2005.

9. Namontujte bočnú komoru do cieľovej nádoby. Prácu vykonávajú pracovníci Národného laboratória Livermore. Lawrence John Hollis (je na obrázku vpravo) a Jim McElroy. Inštalácia bočnej komory, ktorá bola posledným z 6206 inštalovaných optomechanických a systémových modulov, sa uskutočnila v januári 2009. Všetky tieto jednotky sa spolu nazývajú "vymeniteľné lineárne jednotky" (SLB). Prvá časť tohto systému bola umiestnená 26. septembra 2001..

10. Komplex laserových termonukleárnych reakcií pracuje s pomocou optiky, ktoré sú vyrobené z veľmi veľkých monokryštálov fosforečnanu draselného a deuterovaného primárneho kyslého fosforečnanu draselného. Súčasne je obrobený obrovský jediný kryštál do samostatných panelov s rozmermi 40 centimetrov. Predtým trvalo skoro dva roky, kým sa nevyrába kryštál požadovanej veľkosti. Teraz sa obrie kryštály naučili rásť len za dva mesiace. Takže celková hmotnosť 75 umelých kryštálov môže dosiahnuť 100 ton..

11. Samozrejme, práca takéhoto obrovského moderného vedecko-technického komplexu je jednoducho nemysliteľná bez najkomplikovanejšieho počítačového vybavenia, ktoré by malo fungovať dobre a bez zlyhania. Obrovské množstvo počítačového vybavenia slúži týmto najsilnejším laserom na planéte..

12. Na tomto obrázku technik skontroluje prevádzku optického systému. Jedná sa o konečný systém optiky (FODI). Tento optický systém bude musieť pracovať s obrazom lúčov zo všetkých 192 laserov..

13. Takto vyzerajú budovy Národného komplexu laserových termonukleárnych reakcií (NIF), ktoré patria do Národného laboratória Livermore. E Lawrence. Samotné laboratórium je súčasťou Kalifornskej univerzity..

14. Optické bloky, ktoré sa nachádzajú v dolnej hemisfére cieľovej kamery, sa používajú na transformáciu lúčov a oddelenie farieb. Zameriavajú sa aj na lúče, ktoré spadajú na mikroskopický cieľ (priemer tohto cieľa je len 2 mm), prechádzajúce cez štvorcový obdĺžnikový tanier..

15. Dňa 10. novembra 2008 guvernér Kalifornie Arnold Schwarzenegger preskúmal Národný komplex laserových termonukleárnych reakcií. Riaditeľ NIF Dr. Edward Moses (vľavo od guvernéra na fotografii) a riaditeľ LLNL Dr. George Miller (vpravo) ho oboznámili s prácou komplexu..

16. Na tejto snímke, ktorú ste dostali vo vnútri cieľovej kamery, je jasne viditeľný obrovský cieľový držiak (vyzerá to ako obrovská ceruzka). Veľkosť samotného cieľa je iba 2 mm a obsahuje 150 mikrogramov termonukleárneho paliva. Laserové impulzy takmer súčasne zasiahli cieľ (rozdiel medzi nimi v čase nepresahuje 30 picosekúnd). Priemer zajačika každého lúča na ciele je len 50 mikrónov.

17. Toto je prototyp cieľa. Kapsula obalená berýliom o priemere 2 mm je zavesená medzi dvoma ultra tenkými plastovými vrstvami. Táto kapsula sa musí naplniť špeciálnou zmesou deutéria a trícia. Skôr ako začnete experiment, kapsula sa ochladí takmer na absolútnu nulu (-273 ° C) - je to nevyhnutné na to, aby vodík zmrazil. Potom je celá konštrukcia zabalená do špeciálneho zlatého valca, ktorý sa nazýva hohlraum. Laserové lúče nebudú strieľať nie na palivovom cieli, ale na tomto dutom valci. Lúče zo všetkých 192 lasera s presne vypočítaným uhlom vstupujú do koncových otvorov a valec sa okamžite vyparí a vyhodí lúč tvrdého röntgenového žiarenia. Tento röntgenový impulz zapáli palivový cieľ. Táto metóda streľby cieľa je omnoho účinnejšia ako priamy zásah laserových lúčov na cieľ. Keď začne reakcia, hustota palivovej gule bude stopercentne väčšia ako hustota olova a teplota stúpne na 100 miliónov stupňov, to znamená, že bude vyššia ako teplota Slnka..

18. Prvý test tohto systému sa uskutočnil 6. októbra 2010. Bolo to len odhad a "úprava". V prvej skúške mal laserový pulz energiu iba 1 megajoulu, čo nestačí na spustenie termonukleárnej reakcie. Ale tu zostáva cieľový cieľový blok. Kompletné testovanie tohto veľkého systému je ešte stále vpred.