Самая мощная в мире лазерная установка должна будет заработать в России уже к 2020 году. Расположена она будет в Нижегородской области возле города Саров на территории одноименного технопарка. Размеры данной лазерной установки уже сейчас впечатляют воображение обывателя: высота с 10-этажный дом, длина около 360 метров. Предполагается, что главным назначением лазерной установки будут исследования в области физики высоких энергий, в том числе процессов, которые связаны с горением и зажиганием термоядерного топлива. Сообщается также и о том, что у данной установки будет и военная составляющая.
Стоимость самой мощной в мире лазерной установки двойного назначения оценивается примерно в 45 млрд. рублей. Об этом журналистам рассказал Радий Илькаев руководитель Российского федерального ядерного центра. В настоящее время подобная лазерная установка есть у США, там она уже построена, во Франции строительство подходит к концу. В свою очередь Илькаев отметил, что российская установка превзойдет иностранные аналоги и будет самой мощной в мире. Мощность установки составит порядка 2,8 МДж, в то время как мощности упомянутых выше американской и французской лазерных установок не превышают 2 МДж.
Илькаев отметил, что лазерная установка будет двойного назначения. С одной стороны это будет оборонная составляющая, так как физика плотной горячей плазмы, физика высоких плотностей энергии в настоящее время наиболее плотно изучается на подобного рода установках. Эти эксперименты могут быть направлены на создание термоядерного оружия. С другой стороны – это энергетическая составляющая. В настоящее время физики во всем мире высказывают идеи о том, что лазерный термоядерный синтез может пригодиться им для разработки энергии будущего.
На полную мощность сверхмощную лазерную установку под индексом УФЛ-2м планируется запустить в 2020 году, об этом рассказал журналистам Сергей Гаранин генеральный конструктор по лазерным системам ВНИИЭФ Российского федерального ядерного центра. По словам специалиста, лазерная установка будет включать в себя 192 лазерных канала, а ее размеры будут по площади соизмеримы с двумя футбольными полями. На данном уникальном объекте планируется проводить фундаментальные исследования по изучению высокотемпературной плотной плазмы.
Установка размещается на территории технопарка Саров, где, по словам Гаранина, будет создано порядка 360 новых высокотехнологичных рабочих мест, которые смогут занять молодые российские ученые. Первую продукцию создаваемого здесь лазерного центра – уникальные лазерные диоды – рассчитывают получить уже к концу 2014 года. За последние 40 лет в Сарове была создана очень мощная база по разработке лазеров различной мощности. Направление по производству лазеров является профильным для всего Саровского технопарка, на территории которого уже развернули свою деятельность более 30 компаний-резидентов.
О том, каких результатов собираются достичь в Сарове, радиостанции «Голос России» рассказал Сергей Гаранин генеральный конструктор по лазерным системам Всероссийского НИИ экспериментальной физики. По его словам, установка, которая создается в ядерном центре в Сарове, будет находиться в коллективном пользовании, на ней смогут работать не только российские специалисты, но и зарубежные ученые. Также он отметил, что не может сказать о военной направленности установки по соображениями секретности, но сообщил, что практически во всех ядерных лабораториях мира – во Франции, в США, в Китае идет работа над созданием подобных установок.
В то же время Сергей Гаранин опроверг информацию о том, что лазерная установка под Саровым может быть использована для разработки термоядерного оружия. По словам ученого термоядерное оружие уже фактически создано и каких-либо проблем в этой сфере не существует, у всех современных ядерных держав все проблемы по разработке такого оружия уже были решены.
В то же время лазерная установка УФЛ-2м действительно будет использоваться для создания термоядерной реакции. Еще в 1963 году советский ученый-физик, академик Николай Басов и Олег Крохин предложили с помощью лазерной установки зажечь термоядерную мишень и на этой основе провести термоядерное зажигание, а в будущем создать термоядерную электростанцию. Эта схема была отлична от той, которая предлагалась ранее и была связана с магнитным удержанием. В настоящее время на основе данного принципа во французском городе Кадараш строится установка ИТЕР, являющаяся совместным международный проектом ряда стран.
Строящаяся в России лазерная установка позволит использовать так называемый инерционный режим, при котором термоядерное горючее зажигается не за счет того факта, что оно долгое время находится в горячем состоянии, а вещество остается не очень плотным, а наоборот – происходит сжатие термоядерной смеси до очень высокой температуры и плотности. При этом сам этот процесс протекает очень короткое время. Отличие в том, что в этом случае осуществляется небольшой управляемый микровзрыв.
Сверхмощная лазерная установка может понадобиться и для других целей, в частности с ее помощью можно будет приблизиться к характеристикам, до которых вещество может сжиматься и нагреваться в звездах, к примеру, как на Солнце. Именно по этой причине исследования в области высокотемпературной плазмы, могут быть применены в интересах астрофизики – для исследования астрофизической плазмы. Часто человечество сталкивается с тем, что мы не до конца знаем и понимаем фундаментальные свойства вещества, особенно при высоком давлении и плотности. К примеру, уравнение состояний. Для решения этих проблем делаются специальные мишени, при помощи которых с помощью лазерных установок проводятся подобные исследования. Существует и много других областей применения сверхмощного лазера, которые представляют интерес для ученых всего мира.
Предполагается, что постройка сверхмощного лазера УФЛ-2м может помочь в разработке термоядерного реактора. Если обратиться к истории, то можно отметить, что практически одновременно с разработкой атомного оружия была создана и первая АЭС. В свое время отцы-основатели, получив зажигание на полигоне, то есть, реализовав на практике термоядерный взрыв, надеялись на то, что достаточно быстро будет разработан и термоядерный реактор. Именно тогда появилось предложение Андрея Сахарова о том, что для удержания плазмы можно использовать термоизоляцию магнитным полем плазмы. Однако с 1950-х годов прошло уже более полувека, а человечество так и не имеет термоядерного реактора. Выяснилось, что его создание это очень трудная проблема, так как плазма – вещь достаточно неустойчивая и обладающая рядом различных особенностей.
Фундаментальные исследования по вопросу создания термоядерного реактора ведутся до сих пор, поэтому нельзя ничего сказать о сроках реализации данного проекта. В то же время, Сергей Гаранин полагает, что если на американской или на новой российской установке удастся провести зажигание термоядерного горючего, то после этого практически мгновенно будет начата работа по созданию термоядерного реактора.
Используемый на российской установке лазер, как и его американский аналог, будет импульсным. При этом необходимо будет решить не только саму проблему зажигания термоядерного горючего, но и значительно развить лазерные технологии, для того чтобы на практике получить так называемый импульсно-периодический лазер. Для того чтобы получать электрическую энергию от подобных установок, необходимо чтобы лазер мог стрелять с частотой примерно в 10 выстр/мин. В настоящее время таких лазеров просто нет. Но именно развитие лазерных технологий, которые будут реализованы при разработке новой российской установки, будет способствовать тому, что возникнут новые подходы, новые материалы в разработке лазеров. В мире уже делаются первые шаги в этом направлении. Уже существуют импульсные периодические системы достаточной мощности, но требуется еще время, для того чтобы были созданы новые лазерные среды, новые материалы.
При этом российская установка может дополнить те знания, которые будут получены в процессе реализации международного проекта по созданию термоядерного реактора в Карадаше. Хотя принципы используемых установок различны, процессы зажигания все равно схожи. Исследования и материалы, которые будут получены на двух этих установках, смогут дополнять друг друга.