Лазер в Сарове для ЛТС к 2020 году: якобы 2.8 МДж, дезинформация? Опции

[KTN]

По мотивам публикации http://www.atominfo.ru/newsd/k0325.htm
кто что может сказать?

Раньше всегда упоминалась цифра "сотни кДж", что с большой вероятностью оказалось бы величиной одновременно и неподъёмной по финансам, и недостаточной для зажигания.
Несколько лет назад определились шесть свежих проектов в экспериментальной ядерной физике, под которые российское правительство, по словам СМИ, расщедрилось выделить полноценное финансирование.
К моменту год назад оказалось, что это просто слова. Три самые дорогие проекта, из шести, были отменены: этот лазер в Сарове один из них, а кроме того кольцевой ускоритель в Новосибирском академгородке и источник синхротронного излучения в Курчатовском.

Остались в плане к тому моменту лишь три из шести:
1. реактор "ПИК" в ПИЯФе /потому что к нему Германия проявила интерес и внесла вклад оборудованием/
2. ускоритель "НИКА" в ОИЯИ /потому что Дубна имеет международные источники финансирования 100 M$ в год/
3. термоядерный реактор ИГНИТОР в ТРИНИТИ, в Троицком округе Москвы /финансовое участие в проекте принимает Италия/.

Все остальные три проекта остались на бумаге.
И теперь мы слышим, что проект ЛТС в Сарове таки-состоится, причём раз в 10 мощнее чем в прошлые годы называлось. Не дезинформация ли это?
Непонятно только, кого хотят ввести в заблуждение и зачем: своих студентов?

[Zlobniy Shurik]

Быть может, нашли способ оптимизации конструкции самого лазера?

[лирическое отступление]

Ни разу не спец по лазерам, но как-то натыкался на видеоролик, где какая-то достаточно крупная отечественная контора пиарила свои разработки в области промышленных лазеров. Якобы, получались у них установки в разы дешевле иностранных аналогов и меньших габаритов при тех же параметрах. Утверждали, что изделия серийные, поставляются во многие страны и что иностранные конкуренты очень хотят эту контору купить, но она задешево продаваться не хочет

Сама конструкция представляла собой модули с пачкой лазерных светодиодов, от которых по оптоволокну выводилось излучение и сводилось в общий пучок. Там же рассказывали, что, дескать, иностранные конкуренты через некоторое время отказались поставлять им светодиоды, дабы прижать к ногтю, но контора построила собственный заводик и теперь производит светодиоды и для себя и для торговли на сторону.

[конец лирического отступления]

Так я вот подумал, а может с этой конторой скооперировались? С другой стороны, контора то на лазерах непрерывного действия специализируется, а лазер в Сарове наверняка импульсный.

[asv363]

По мотивам публикации http://www.atominfo.ru/newsd/k0325.htm
кто что может сказать?
...
Не дезинформация ли это?
Непонятно только, кого хотят ввести в заблуждение и зачем: своих студентов?

Лично с такими установками не сталкивался, однако, теоретического препятствия не вижу. Технически и технологически, да, сложности будут. Возможно, на данном уровне, непреодолимые. Но я оперирую знаниями прошлого века.

[AtomInfo.Ru]

Честно, ничего не могу сказать.

Увидели такую новость, решили опубликовать. Но подробностей никаких не знаем. Если кто в курсе, с удовольствием послушаем комментарии.

[VBVB]

И теперь мы слышим, что проект ЛТС в Сарове таки-состоится, причём раз в 10 мощнее чем в прошлые годы называлось. Не дезинформация ли это?

Старая иод-лазерная установка "Искра-5" с энергией импульса порядка 30 кДж в последней версии по сути устаревшая система, которую апгрейдом сильно не улучшить. Да и геморно ее использовать, учитывая все проблемы химического иод-кислородного лазера.

В районе 1995-1996 года ВНИИЭФ было предложено сделать новую 64-канальную установку "Искра-6" на твердотельных неодимовых лазерах с уровнем энергии порядка 600 кДж в импульсе.
К началу 2000 велось создание модуля Искры-6, четырехканальной неодим-лазерной установки "ЛУЧ", которую запустили в районе конца 2002. Писалось, что на четырех пучках «ЛУЧ» устойчиво давал 12-16 кДж.
В концу прошлого десятилетия нашим стало понятно, что нужно выходить на мегаджоули поскольку американцы уже начали пользовать 1.8 МДж NIF (в работе с 2009), французы начали строить 1.8 МДж установку Megajoule, японцы планировали строить 1.2-4.0 МДж лазерную установку Koyo.
Чтобы не пролететь в перспективах развития чистого термоядерного оружия, возник проект 128-канальной версии Искра-6 с общей энергией в импульсе около 2 МДж.

Видимо новый, более мощный вариант подразумевает или новые мощные лазерные модули по 22-23 кДж в импульсе (на канал) или комбинацию 192 каналов из 48 модулей вроде улучшенный "Луч" по типу установки NIF.
Американцы апгрейдами свою установку малую установку "Omega" с 3 кДж (24 пучка) до 40 кДж (60 пучков) форсировали без особых проблем. Так что наращивание числа и мощностей лазерных модулей вполне реальный путь к форсированию мощности пучка.
Так что никакой фантастики и обмана мне не видится.

Сообщение отредактировал VBVB - 7.2.2013, 15:58

[asv363]

Четыре месяца тому назад:

NIF состоит из 192 лазеров высокой мощности, на создание которых ушло почти 60 миль зеркал, оптоволоконной оптики, кристаллов и усилителей света. Во время работы установки их лучи должны быть сфокусированы на образце из дейтерия и трития размером меньше спичечной головки.

http://www.atominfo.ru/newsc/l0349.htm

Про название статьи, скромно умолчу.

[AtomInfo.Ru]

Четыре месяца тому назад:
http://www.atominfo.ru/newsc/l0349.htm

Про название статьи, скромно умолчу.

Про NIF я в курсе. А вот про наш лазер - нет.

[VBVB]

Про NIF я в курсе. А вот про наш лазер - нет.

У меня сложилось мнение, что NIF не дал данных по четкому пониманию оптимизации процессов лазер-индуцировонного термояда в мишенях на основе замороженного дейтеривого льда. Т.е. не было понято как на наносекундных импульсах успешно зажигать D-D реакцию.
Тогда как D-T реакция в оболочечных мишенях на NIF вполне удачно реализововалась, подтверждением чего служит ряд статей вышедших.
Другое дело, что и на менее мощной установке Omega c десятко-пикосекундными импульсами D-T тоже идет, как и реакции D-D и D-He3 фиксируются .
Т.е. с проблемой имевшейся американцы справились путем ощутимого уменьшение длины лазерного импульса с одновременным ростом его мощности, и в связи с этим NIF c его наносекундными импульсами был признан малоэффективным и необоснованно дорогим в эксплуатации.
Но совсем не факт, что американцы кинутся пилить NIF...

Сообщение отредактировал VBVB - 7.2.2013, 16:05

[VBVB]

Вообще это большой плюс, что наши все таки решили лазерную установка петаваттного класса делать (во всяком случае желание осознанное демонстрируют).
Это означает, что в гонку за ядерным оружием условно четвертого поколения (чисто термоядерные устройства) Россия явно включится собирается.
Впереди нас американцы в союзе с англичанами, и слегка французы опережают, японцы и китайцы пока (ещё пока) отстают.

Однако ситуация в стране с научно-техническими кадрами и проблемы организационно/коррупционные могут привести к тому, что новую Супер-Искру десяток лет и более могут строить-строить и так до ума не довести, прожрав выделенные $1,5 млрд.

[Didro]

Увидели такую новость, решили опубликовать. Но подробностей никаких не знаем. Если кто в курсе, с удовольствием послушаем комментарии.

Еще один распил.
КПД лазеров даже в далекой перспективе не превысит 4%, т.е. только на самообеспечение с учетом КПД теплового цикла, нужно усиление более 200 раз.
Прибавьте расход на полный цикл и получим уже минимум 1000 крат.
Недостижимо даже в теории, не говоря о имеющихся лазерах с КПД порядка 1,7-2,2%.

Сообщение отредактировал Didro - 7.2.2013, 22:57

[KTN]

это большой плюс, что наши все таки решили лазерную установка петаваттного класса делать (во всяком случае желание осознанное демонстрируют).
Однако ситуация в стране с научно-техническими кадрами и проблемы организационно/коррупционные могут привести к тому, что новую Супер-Искру десяток лет и более могут строить-строить и так до ума не довести, прожрав выделенные $1,5 млрд.

В концепции ЛТС, в частности на неодимовом стекле - лучший вариант в настоящее время - с точки зрения физики есть нестыковка: слишком длинная волна излучения лазера.
Линия неодима 1053 нанометра. В 1,6 раза длиннее чем красный цвет видимого диапазона.
У плазмы есть свойство: плотная плазма не пропускает внутрь плазмоида длинные волны, начиная с частоты отсечки.
Чтоб увеличить эффективность термоядерного горения и, главное, снизить требуемую запальную энергию /обратно пропорциональна квадрату плотности/, нужно сжимать плазму т.е. повышать плотность, раз в тысячу как минимум по объёму. А от плотного ядра длинноволновое излучение лазеров отражается, и вся их энергия высаживается в короне.

Уменьшить длину волны излучения лазера, создать такой лазер, непросто: начиная с мягкого рентгена, с лямбда менее 300 nm, не действует зеркальная оптика, которая формирует концентрированные лучи. Между горячей короной и холодным ядром ДТ-крупинки возникает большой перепад плотности, вызывающий неустойчивость Релея-Тейлора.

Расчётные работы 1970-х позволяют надеяться на энерговыход 'breakeven' начиная с 1 МДж для ДТ топлива с мишенью сложной конфигурации, непригодной для серийного производства в условиях перспективной ЛТС-электростанции. При этом необходимо отметить, что по сравнению с хорошо экспериментально отработанной практикой нейтронных бомб, масштабы очень различаются. В классическом 203-мм артснаряде мощностью 1 Кт деление и синтез соотносятся 50:50. В ракете "Лэнс" 40% деление и 60% синтез, в нейтронных боеприпасах мощностью 2 Кт на синтез приходится 70%. Во всех случаях надёжное зажигание ДТ осуществляется при выделении в плутониевой критсборке по меньшей мере 500 тонн ТЭ, при получении радиационно-доминированного состояния вещества. Конечно, в этом случае лишь небольшая часть энергии нагревает и сжимает термоядерный узел, однако как видим, экстраполяция до масштабов эксперимента ЛТС имеет место достаточно далёкая.

Вот с усилением ЛТС посредством оболочки из метастабильных ядер действительно интересный вариант. Однако в России на науку, как известно, просто нет денег. Даже если что-то обещают, финансирование до исполнителей, носителей технологий, не доходит и всё остаётся на уровне деклараций. Поэтому нам нужно ждать, пока соответствующую программу не только сделают, но и рассекретят в США.

[VBVB]

Еще один распил.
КПД лазеров даже в далекой перспективе не превысит 4%, т.е. только на самообеспечение с учетом КПД теплового цикла, нужно усиление более 200 раз.
Прибавьте расход на полный цикл и получим уже минимум 1000 крат.
Недостижимо даже в теории, не говоря о имеющихся лазерах с КПД порядка 1,7-2,2%.

Видел американские прикидки по экономическим оценкам осуществления лазерного термояда на NIF.
Вывод был такой - экономика лазерного термояда становится приемлемой при достижении усиления не менее 40-50. Это если учесть, что потребуется развернуть производство "дешевого" трития, с ценой на уровне порядка $30 млн. за кг.
Т.е. с кпд лазеров менее 3% перспективы лазерного термояда печальные. С учетом же затрат на создание необходимого тритиевого производства, комплекса его выделения и утилизации активированных отходов термоядерного импульсного лазерного реактора, то затея эта явно малооправданная по предполагаемому профиту.

Но IMHO, установки NIF и OMEGA по сути в первую очередь диагностические инструменты для углубленного изучения газодинамики плазмы и имплозий высокомощных для целей ЯОК, а уж потом девайсы для изучения/осуществления лазерного термояда (как это декларируется обычно).

Сообщение отредактировал VBVB - 8.2.2013, 12:49