Запуск самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза – это подвиг, который уподобляют создании рукотворной мини-звезды на Земле. И эта мечта человечества стала на одну ступень реальней, согласно авторам новой обзорной статьи в журнале Physics of Plasmas.

Исследователи из Национального комплекса лазерных термоядерных реакций США (НКЛТЯР), работающие под эгидой Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса пишут, что на пути высокоустойчивой, точно направленной имплозии (направленного внутрь взрыва), необходимой для инициирования реакции синтеза, есть как минимум одно серьезное препятствие.

Но ученые сообщают, что с начала новой серии экспериментов в 2010 году, им удалось справиться с немалой частью трудностей.

Для получения «вспышки» (определяемой как точка, при которой реакция синтеза вырабатывает больше энергии, чем требуется для инициирования реакции), НКЛТЯР одновременно фокусирует 192 лазерных луча на криогенно охлажденном hohlraum (от немецкого слова «полость») – специальном полом цилиндре из золота, величиной с точилку, стены которого пребывают в радиационном равновесии с излучаемой энергией внутри полости.

Внутри hohlraum – капсула размером с шарикоподшипник, содержащая два изотопа водорода, дейтерий и тритий (D-T). Объединенная энергия лазеров составляет 1,8 мегаджоулей, мощность – 500 тераватт. Это в 1000 раз больше, чем все потребители энергии США используют в любой момент времени. Со всей этой силой лазеры «бьют» в hohlraum импульсами в одну миллиардную секунды, что создает «рентгеновскую печку», которая взрывает и схлопывает D-T капсулу до температуры и давления, примерно равных тем, что имеют место в центре Солнца.

«Мы хотим добиться того, чтобы рентгеновские лучи пробивали внешний слой капсулы максимально управляемым способом – тогда гранула D-T будет сжата именно таким образом, чтобы запустить реакцию синтеза. НКЛТЯР наконец создал многие из необходимых для запуска реакции условий – достаточной интенсивности рентгеновского излучения в hohlraum, точной подачи энергии к цели и требуемого уровня сжатия. Но осталось одно серьезное препятствие – досрочный разлом капсулы», – объясняет Джон Эдвардс (John Edwards), заместитель директора НКЛТЯР по ядерному синтезу с инерционным удержанием плазмы и изучению высокой плотности энергии.

В статье Эдвардс и его коллеги рассказывают о том, как они определили вероятные причины этой проблемы с помощью разработанных НКЛТЯР диагностических инструментов.

«В одной серии испытаний мы измерили рассеивание нейтронов и обнаружили, что на разных точках D-T капсулы присутствуют сигналы разной силы.

Это индикатор того, что поверхность капсулы неровная – кое-где она тоньше и слабее. По данных других испытаний, спектр рентгеновского излучения показал, что D-T топливо и капсула смешиваются слишком сильно (из-за гидродинамической нестабильности) – это может загасить процесс вспышки».

Сейчас, по словам Эдвардса, ученые пытаются применить полученные знания для создания более прочной капсулы. Если эти попытки увенчаются успехом, то исчезнет большая преграда на пути к термоядерному синтезу в лабораторных условиях.