Отходы термоядерного синтеза

Что будет образовываться при использовании термоядерного реактора?

ЛАЗЕРНЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ(ЛТС) - одно из направлений в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу(УТС), основанное на способности лазеров концентрировать энергию в малых объёмах вещества "10 в степени (-6)см в степени 3) за короткие промежутки времени (<10 в степени(-10) - 10 в степени (-9)с) и использующееинерциальное удержаниеплазмы. Эта способность лазеров обеспечивает наиб. высокое из известных сейчас контролируемое выделение энергии (10 в степени 19 - 10 в степени 20Вт/см в степени 3), сжатие и нагрев термоядерного горючего до высокойплотности(10 в степени 26см в степени -3) и темп-ры (10 кэВ), при к-рых уже возможнытермоядерные реакции. В отличие отмагнитного удержанияплазмы в УТС, в ЛТС время удержания (т. е. время существования плазмы с высокой плотностью и темп-рой, определяющее длительность термоядерных реакций) составляет 10 в степени (-10) - 10 в степени(-11)с, поэтому ЛТС может осуществляться только в импульсном режиме. Предложение использовать лазеры для целей УТС впервые было высказано в Физ. институте им. П. Н. Лебедева АН СССР в 1961 Н. Г. Басовыми О. Н. Крохиным.

Термоядерное горючее (равнопроцентная смесь дейтерия и трития) и окружающие его слои др. веществ, имеющие разл. функциональное назначение, образуют лазерную мишень. Полное число термоядерных реакций в мишени заданной массы пропорц. nt.

Физические процессы в мишени. Сферич. лазерная термоядерная мишень содержит ряд концентрич. сферич. оболочек. Внешняя (испаряемая) - аблятор, затем слой, аккумулирующий кинетич. энергию при движении к центрусимметрии, далее возможно расположение теплоизолирующих слоев и экранов, предохраняющих внутр. слой из DT-льда (или газа под давлением от единиц до сотен атмосфер) от предварительного прогрева быстрыми электронами и реятг. излучением из короны.


ЛИ взаимодействует с плазмой: преломляется, отражается, поглощается и рассеивается. Осн. механизмы поглощения: тормозное; резонансное, связанное с возбуждением плазменных колебаний вблизи nкрпродольной (вдоль градиента плотности) компонентой электрич. поля ЛИ, возникающей при наклонном падении лазерного луча на мишень; аномальные (нелинейные, параметрические) процессы (напр., распад лазерного фотона на два плазмона).


Центр мишени можно окружить спец. теплоизо-лирующими слоями, облегчающими инициирование термоядерных реакций. Для развития интенсивного горения центр. зона (Т~10 кэВ) должна быть достаточной по размерам для замедления и сохранения в ней a-частиц, образующихся в результате термоядерных реакций и имеющих энергию 3,6 мэВ. Размер d центр. зоны можно определить из сравнения его с длиной замедления a-частиц указанной энергии: nd>~0,2- 0,4 г/см2.

Расчётный коэф. усиления К (отношение выделившейся термоядерной энергии к энергии лазера) может достигать 10 в степени 2 - 10 в степени 3, что достаточно (в случае подтверждения этих данных на опыте) для создания экономически рентабельной термоядерной электростанции.

Для осуществления микровзрыва с таким коэф. усиления энергия лазерного импульса должна составлять 1-3 МДж, а для демонстрации физ. порога зажигания достаточно нескольких сотен кДж.