В Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (NIF) в Ливерморе, штат Калифорния, находится самая мощная в мире лазерная установка. Главная задача комплекса – создать на Земле мини-звезду. 29 сентября 2010 года NIF завершил первый эксперимент по “зажиганию”. 192 лазера были одновременно направлены на цилиндр с крошечной капсулой, содержащей замороженное водородное топливо. Этому запуску предшествовала целая серия экспериментов, которые, в конечном счёте, должны привести к долгожданному “зажиганию”, когда ядра атомов топлива в капсуле вынуждены сливаться, выпуская огромную энергию. Ожидается, что выход термоядерной энергии на установке впервые превысит энергию, затраченную на запуск реакции. NIF является частью Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, с 1997 года на этот проект США потратили 3,5 миллиарда долларов. Учёные центра надеются запустить реакцию синтеза к 2012 году. (26 фотографий)
Внутри Национального комплекса лазерных термоядерных реакций технический персонал использует специальный лифт, чтобы добраться до камеры мишени для проведения осмотра и технического обслуживания. Камера представляет собой шар диаметром 10 м, состоящий из алюминиевых панелей толщиной в 10 см. Шар покрыт 3-метровым слоем пропитанного бором бетона, который впитывает нейтроны, выделяющиеся при реакции слияния. Для проникновения в камеру лазерных лучей сделаны специальные отверстия. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Самым крупным единым элементом оборудования в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций является 130-тонная камера мишени. Конструкция представляет собой 6 симметричных центральных панелей и 12 внешних ассиметричной формы. Сначала эти панели были отлиты на алюминиевом заводе Рэйвенсвуде, Западная Вирджиния, затем их перевезли во Францию на предприятие «Creusot-Loire Industries», где панели нагрели и с помощью огромного пресса придали им необходимую форму. Затем панели отправили в «Precision Components Corp.» в Йорке, штат Пенсильвания, где были подготовлены сварные швы. Непосредственная сборка камеры мишени была осуществлена в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Камера мишени заняла своё место в комплексе в 1999 году. Для того, чтобы поднять 10-метровую сферу использовали один из самых больших кранов в мире. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
После установки камеры мишени вокруг неё возвели стены высотой в 7 этажей и крышу. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Рабочие занимаются установкой оборудования внутри камеры мишени в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Бетонные стойки в двух комнатах поддерживают систему инфраструктуры луча 192 лазеров. Это одна из двух комнат, в которых находятся по 96 лазеров. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Эта фотография, сделанная в 2002 году, показывает процесс монтажа системы поддержания нормальных параметров электроснабжения, в которой находится более 160 км кабеля высокого напряжения, через который энергия подается на лампы-вспышки системы. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Отделение лазера №2. Лазерный луч проделывает путь в 300 с лишним метров, прежде чем достигнет камеры мишени. Отделение лазера №2 было сдано в эксплуатацию 31 июля 2007 года. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Изготовление сплавленных плиток усилителя лазерного стекла, необходимого для строительства NIF (3072 кусочков) было завершено в 2005 году. Плитки усилителя для NIF были изготовлены компанией «Hoya Corporation USA and Schott Glass Technologies» из неодимового фосфатного стекла. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Технические работники Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса Джон Холлис (справа) и Джим МакЭлрой занимаются установкой камеры в отделении мишени, январь 2009 года. Эта камера стала последней из 6206 различных оптомеханических и контрольных системных модулей, которые называются «сменными линейными блоками». Она была установлена 26 сентября 2001 года. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Для создания Национального комплекса лазерных термоядерных реакций потребовалась специальная оптика, производимая из крупных единых кристаллов первичного кислого фосфата калия и дейтерированного первичного кислого фосфата калия. Каждый кристалл разрезают на 40-сантиметровые кристальные панели. Традиционно, дейтерированный первичный кислый фосфат калия производился методом, для которого почти два года было необходимо выращивать один кристалл. Со временем, это время сократилось до двух месяцев. В результате данного процесса производится оптика до 66 см шириной, 50 см высотой и весом 380 кг. NIF необходимо 192 оптики, произведенной из традиционного дейтерированного первичного кислого фосфата калия, и 480 оптик из первичного кислого фосфата калия. Около 75 кристаллов смогут достичь веса почти в 100 тонн. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Работники комплекса занимаются монтажом оборудования в отделении мишени рядом с камерой мишени. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory/Jacqueline McBride)
Технический работник проводит последнюю проверку FODI - одной из оптических систем в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций. Развёрнутая в 10-метровой камере мишени, система FODI будет передавать изображения с блоков финальной оптики всех 192-х лазеров. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Блоки финальной оптики, которые на этом фото располагаются в нижнем полушарии камеры мишени, содержат особую оптику для кондиционирования луча, конверсии цвета и разделения цвета. Они также фокусируют лучи с квадратных пластинок 40х40 см на одном месте на мишени всего 2х2 миллиметра в диаметре. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Мишень NIF размером всего 2х2 мм требует тщательнейшей обработки, чтобы соответствовать строго заданным параметрам плотности, концентричности и гладкости поверхности. Учёные и инженеры Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, в числе которых Ричард Монтесанти, разработали для этих целей сложную автоматическую установку. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory/Jacqueline McBride)
Губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер посетил Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций 10 ноября 2008 года. Слева направо: директор NIF доктор Эдвард Мозес, Шварценеггер, директор LLNL доктор Джордж Миллер. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory/Jacqueline McBride)
Система проверки финальной оптики FODI, развёрнутая в 10-метровой камере мишени, будет передавать изображения с блоков финальной оптики всех 192-х лазеров. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
При помощи специальных приборов мишень устанавливают на строго определённое место в камере. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Женщина держит прибор с полостью на конце. Это цилиндр размером с карандаш, в котором находится мишень – маленькая круглая капсула, куда устремляются все 192 лазерных луча. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Золотая полость – это небольшой полый металлический цилиндр, окружающий капсулу с топливом. В термодинамике термин «hohlraum» определяется как «полость со стенами в излучательном равновесии с источником излучения в полости». Эта полость переводит направленную энергию из лазерного света или пучка частиц в рентгеновскую радиацию. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Прототип капсулы мишени с бериллием подвешен между двумя ультратонкими листами пластика. Крошечная капсула будет наполнена жидкой смесью дейтерия и трития, который будет заморожен до -255 градусов по Цельсию. Затем 192 лазерных луча войдут в полость, создавая рентгеновские лучи, которые нагреют капсулу до температур, близким к температуре солнца. Это создаст невероятное давление, которое сдавит топливо в капсуле, вынуждая атомы внутри сливаться и выпускать энергию. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
6 октября 2010 года блок с мишенью с полостью в крошечной капсуле установили в манипулятор криогенной мишени. Две медные ручки образовали экран вокруг холодной мишени, чтобы защитить ее, до тех пор пока она не откроется за пять секунд до выстрела. Локатор точно определяет центр мишени и служит своего рода привязкой дл соединения лазерных лучей. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Специальный держатель располагает мишень строго по центру камеры и служит as a reference to align для лазерных лучей. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Это всё, что осталось от блока с мишенью после выстрела 6 октября 2010 года. Система из 192 лазерных лучей выстрелила энергией лазера в 1 мегаджоуль в первую криогенную капсулу. 1 мегаджоуль равен энергии, потребляемой 10 000 100-ваттных электрических лампочек за одну секунду. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
Три этажа отделения мишени и многих лазеров и диагностических устройств вокруг камеры мишени. (NIF/Lawrence Livermore National Laboratory)
