Термоядерная плазма в лазерном луче

В последнее время внимание ученых, занимающихся проблемами термоядерного синтеза, было привлечено к чрезвычайно интересным результатам экспериментов по получению термоядерной плазмы в фокусе лазерного луча. Этой теме была посвящена специальная международная конференция, проходившая в Москве в самом конце 1970 г.
Наиболее обстоятельные исследования эффекта нагрева плазмы лучом лазера до термоядерных температур были проведены в Физическом институте им. П. Н. Лебедева Академии наук СССР — этой колыбели квантовой электроники, в лаборатории, руководимой лауреатом Ленинской и Нобелевской премий академиком Н. Г. Басовым.
Лазерный метод получения термоядерных реакций в корне отличен от развиваемых уже в течение 20 лет методов управляемого термоядерного синтеза, основанных на идее магнитной термоизоляции плазмы.
Если главная цель обычных методов — увеличение как n, так и t путем совершенствования способов удержания плазмы, то в лазерном методе проблема удержания отодвигается на второй план и необходимого значения nt пытаются достигнуть за счет повышения плотности плазмы n до значений, соответствующих твердому телу.
Таким образом, в лазерном методе делается попытка вообще избавиться от проблемы удержания высокотемпературной плазмы, доставляющей уже столько лет огорчения ученым, путем осуществления предельно быстрой, опережающей разбрасывание плазмы передачи ей огромной мощности для «поджига» термоядерной реакции.
Расчет показал, что надеяться на получение термоядерных реакций в плазме можно в том случае, если бы удалось подвести на квадратный миллиметр мишени энергию порядка 100 000 дж за время 10^-9сек. Единственным практически известным способом получения такой концентрации энергии сегодня является лазер. Мощность современных импульсных лазеров достигает величины 2-10⁹ вт, т. е. в 500 раз больше, например, мощности Куйбышевской ГЭС.
Впрочем, следует отметить, что прогресс в создании сильноточных ускорителей электронов, способных давать столь же кратковременные импульсы, позволяет сегодня рассматривать их как достойных конкурентов лазеров.
Ряд чисто технических трудностей и отсутствие в настоящее время лазеров с необходимыми параметрами не позволяют рассчитывать на получение интенсивных термоядерных реакций. Тем не менее с помощью имеющихся образцов импульсных лазеров, в частности лазера на неодимовом стекле, можно на уровне меньших мощностей промоделировать получение термоядерных реакций в фокусе луча лазера.
Именно такой эксперимент был подготовлен и проведен в Физическом институте. На установке, состоящей из неодимового лазера, системы выделения одиночных импульсов, усилителя одиночного импульса, объектива, других вспомогательных узлов и мишени из дейтерида лития, был поставлен эксперимент по получению термоядерной плазмы.
В ходе экспериментов был зарегистрирован выход нейтронов (около 50 нейтронов в импульсе) и рентгеновское излучение, имевшее энергию в 20 кэв. Рассчитанная по данным опыта температура мишени в фокусе луча составляла 10 млн. градусов, т. е. 10% от температуры, соответствующей полномасштабной термоядерной реакции.
Аналогичные результаты с некоторыми вариациями были получены в ряде зарубежных лабораторий.
Таким образом, продемонстрирована принципиальная возможность осуществления импульсных термоядерных реакций под действием излучения лазера.
Это, конечно, далеко не решение термоядерной проблемы, но, во всяком случае, один из новых, оригинальных подходов к ней. Возможности такого подхода и степень его перспективности — предмет интенсивных исследований ученых ряда стран.