Самая большая и самая мощная в мире лазерная установка

Рубрика: Технологии | Метки: , ,
Опубликовано: Январь 11, 2014 в 01:03

В Ливерморской национальной лаборатории, финансируемой из федерального бюджета, недалеко от Сан-Франциско, ученые из национального фонда по термоядерному синтезу (NIF) пытаются достичь самоподдерживающейся ядерного синтеза — другими словами, создать миниатюрный звезду на Земле. Сферическая камера с размером в дом, в которой на крошечную цель концентрируются 192 мощных лазера. В одном из последних экспериментов была сосредоточена световая энергия почти 2 МДж (столько потребляют 20 тысяч 100-ваттных лампочек в одну секунду) на миллиметровой сфере дейтерия и трития в течении 16-наносекундного импульса. В результате был установлен рекорд энергетического выхода, хотя пока далеко от самоподдерживающейся реакции. Установка изобилует машинами и приборами, которые вдохновили создателй фильма Star Trek : Into Darkness, который использовали ее в качестве съемочной площадки для деформации ядра звездолета Энтерпрайз.


1. Система лифтов на объекте в Ливерморской национальной лаборатории позволяет специалистам получить доступ во внутреннюю полость камеры для осмотра и обслуживания. Целью является инициирование управляемого термоядерного синтеза, в надежде создать новый источник энергии для нашего мира.


2. Вид во время строительства в конце 1990-х — сооружение высотой с симиэтажный дом, в котором находится камера мишени, а также криогенная система и диагностическое оборудование. Камера, сфера десять метров в диаметре, покрыта бетоном, насыщенным бором для поглощения нейтронов во время экспериментов.


3. Министр энергетики США Билл Ричардсон, справа внизу, освящает 150-тонную, диаметром 10 метров алюминиевую камеру лазерной мишени камеру в Ливерморской национальной лаборатории, Калифорния, 11 июня 1999 года.


4. Самая крупная часть оборудования 130-тонная целевая камера. Конструктивные особенности: 6 симметричных средних пластины и 12 асимметричных наружных пластины, заготовки которых отлили на алюминиевом заводе в Равенсвуд, Западная Вирджиния. Заготовки были отправлены в Крезо-Луар во Франции, где они были нагреты, а затем отформованы в гигантском прессе. Сформированные пластины были отправлены из Франции в корпорацию Precision Components в Йорке, штат Пенсильвания, на финишную отделку и подготовку сварных швов. Сборка и сварка была выполнена на месте, в Ливерморской национальной лаборатории во временной стальной цилиндрической оболочке, похожей на резервуар для воды или масла.


5. В июне 1999 года, после тщательной подготовки, вращающийся кран поднял целевую камеру и осторожно перенес ее на место.


6. После того, как целевая камера опустилась на место, семиэтажные стены и крыша установки были завершены.


7. Целевая камера в стадии строительства. Отверстия в камере мишени обеспечивают доступ лазерных лучей и являются окнами для диагностического оборудования.


8. Система энергопитания — пиковая мощность превышает один триллион ватт, это самая мощная система в таком роде.


9. Изготовление и грубая огранка заготовок стеклянных плит лазерных усилителей, необходимых для установки — 3072 штук, было завершено в 2005 году. Эти плиты выполнены из неодимового фосфатного стекла.


10. Собранная мишень для первого интегрированного эксперимента установлена в криогенной системе целевой позиционирования, или cryoTARPOS. Два треугольных кожуха вокруг охлажденной мишени защищают ее и открываются за пять секунд до выстрела.


11. Новая конструкция посадочного узла мишени. Крошечная капсула поддерживается загрузочной трубкой, используемой для заполнения капсулы топливом и вспомогательной стабилизирующей трубкой справа. Обе трубки 30 мкм в диаметре. В предыдущих мишенях, капсула поддерживалась ультратонкими пластиковыми мембранами. Эксперименты показали, что эти мембраны могут вызывать гидродинамические неустойчивости, что достаточно для нарушения процесса.


12. Мишень содержит полированную капсулу диаметром 2 миллиметра, заполненную криогенным (сверхохлажденным) водородным топливом.


13. Выдвижная система точного оптического контроля может производить осмотр всех 192 лазерных конечных узлов оптики.


14. Для установки требуются оптические элементы, полученные из крупных монокристаллов дигидрофосфата калия (KDP) и дейтерированной кислого фосфата калия (DKDP). Каждый кристалл нарезается на пластины по 40 кв.см. Обычно требуется около двух лет, чтобы вырастить монокристалл. Благодаря развитию методов ускорения роста, время, необходимое, чтобы вырастить кристалл было сокращено до двух месяцев. Для установки требуется 192 оптических элементов, полученных из традиционно выращиваемых кристаллов DKDP и 480 элементов, быстро выращенных из ДПК. Было выращено около 75 кристаллов общим весом почти 100 тонн.


15. Этот вид с нижней части камеры показывает как устанавливается позиционер мишени. Импульсы от фермы мощных лазеров сходятся к мишени со скоростью света. Они прибывают в центр камеры в течение нескольких триллионных секунд друг относительно друга с точностью диаметра человеческого волоса.


16. Вид сверху, каждый из двух одинаковых групп лазеров имеет по две группы по 48 лучей, которые в конечном счете достигают камеру с мишенью.


17. В мишения создается температура 100 миллионов градусов и давление, достаточное для сжатия цели до 100 раз больше, чем плотность свинца. Ближайшие задачей является отработка диагностического оборудования, способного в мельчайших деталях изучить прибытие лазерных лучей и реакцию цели на импульное выделение энергии.


18. Камера изнутри. Слева виден сервисный модуль, который используется техниками. Позиционер, который удерживает мишень, находится справа.


19. Сотрудники Ливерморской национальной лаборатории Джон Холлис (справа) и Джим МакЭлрой установливают SIDE камеру. Камера была последней из 6206 различных оптико-механических и управляющих модулей, которые работают на установке.


20. Директор Эдвард Мозес показывает губернатору Калифорнии Арнольду Шварценеггеру оборудование камеры, 10 ноября 2008 года.


21. Миниатюрные мишени должны быть спроектированы и изготовлены для точного удовлетворения требованиям по плотности, эксцентриситету и гладкости поверхности. Ученые и инженеры LLNL разработали точной сборочный робот для производства мишеней.


22. Губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер рассматривает модель мишени, во время визита в Ливермор, штат Калифорния, 10 ноября 2008 года.


23. Вид сверху и сбоку на камеру.


24. Недавно установленное новое окно позволяет наблюдать внутри камеры во время, когда в ней поддерживается вакуум. Специалисты наблюдают, как развертывается система контроля выходной оптики лазеров.

Оставить комментарий