Национальный центр зажигания - National Ignition Facility

Национальный центр зажигания, расположенный по адресу: г. Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора.
Целевая сборка для первого интегрированного зажигание эксперимент установлен в криогенный система позиционирования цели, или cryoTARPOS. Два треугольных рычага образуют пелену вокруг холодной цели, чтобы защитить ее, пока они не откроются за пять секунд до выстрела.

В Национальный центр зажигания (НИФ), является большим лазер -основан термоядерный синтез с инерционным удержанием (ICF) исследовательское устройство, расположенное в Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора в Ливермор, Калифорния. NIF использует лазеры для нагрева и сжатия небольшого количества водородное топливо с целью побудить термоядерная реакция реакции. Миссия NIF - достичь термоядерное зажигание с высоким прирост энергии, и поддержать ядерное оружие поддержание и дизайн, изучая поведение материи в условиях ядерного оружия.[1] NIF - это самое большое и самое мощное устройство ICF, созданное на сегодняшний день, и самый большой лазер в мире.

Основная идея всех устройств ICF - быстро разрушить небольшое количество топлива, чтобы давление и температура достигли условий, соответствующих термоядерному. NIF делает это, нагревая внешний слой небольшого пластикового шара самым мощным в мире лазер. Энергия лазера настолько сильна, что заставляет пластик взорваться, сдавливая топливо внутри. Скорость этого процесса огромна, расход топлива достигает максимума около 350 км / с.[2] повышение плотности примерно с воды до примерно в 100 раз больше плотности вести. Доставка энергии и адиабатический процесс во время обрушения температура топлива поднимается до сотен миллионов градусов. При этих температурах процессы термоядерного синтеза происходят очень быстро, прежде чем энергия, генерируемая в топливе, заставит его также взорваться наружу.

Строительство НИФ началось в 1997 году, но проблемы с управлением и технические задержки замедлили продвижение к началу 2000-х годов. После 2000 года прогресс был более плавным, но по сравнению с первоначальными оценками, НИФ был завершен на пять лет позже графика и был почти в четыре раза дороже, чем первоначально планировалось. Строительство было подтверждено 31 марта 2009 г. Министерство энергетики США,[3] Церемония открытия состоялась 29 мая 2009 г.[4] Первые крупномасштабные эксперименты с лазерной мишенью были проведены в июне 2009 г.[5] и первые «эксперименты по интегрированному зажиганию» (которые проверяли мощность лазера) были объявлены завершенными в октябре 2010 года.[6]

Полное раскрытие потенциала системы было длительным процессом, который проводился с 2009 по 2012 год. В течение этого периода в рамках Национальной кампании по зажиганию был проведен ряд экспериментов с целью достижения зажигания сразу после того, как лазер достиг полной мощности. власти, где-то во второй половине 2012 года. Кампания официально завершилась в сентябре 2012 года примерно в1⁄10 условия, необходимые для зажигания.[7] С тех пор эксперименты приблизили это1⁄3, но требуется значительная теоретическая и практическая работа, если система когда-либо достигнет возгорания.[8] С 2012 года НИФ использовался в основном для материаловедения и исследований оружия.

Описание

Основы ICF

Основная статья: Механизм ICF

Устройства с инерционным удержанием (ICF) используют водители для быстрого нагрева внешних слоев цель чтобы сжать его. Мишень представляет собой небольшую сферическую таблетку, содержащую несколько миллиграммов термоядерного топлива, обычно смесь дейтерий (D) и тритий (Т). Энергия лазера нагревает поверхность таблетки до состояния плазма, который взрывается от поверхности. Оставшаяся часть мишени направляется внутрь, в конечном итоге сжимая ее до небольшой точки с чрезвычайно высокой плотностью. Быстрый сдув также создает ударная волна который движется к центру сжатого топлива со всех сторон. Когда он достигает центра топлива, небольшой объем нагревается и сжимается в большей степени. Когда температура и плотность этого маленького пятна поднимаются достаточно высоко, происходят реакции плавления и высвобождение энергии.[9]

В результате реакций синтеза высвобождаются частицы высоких энергий, некоторые из которых, в первую очередь, альфа-частицы, сталкиваются с окружающим топливом высокой плотности и нагревают его дальше. Если этот процесс накапливает достаточно энергии в данной области, это может также вызвать плавление этого топлива. Однако топливо также теряет тепло из-за рентгеновский снимок потери и горячие электроны, покидающие область топлива, поэтому скорость альфа-нагрева должна быть больше, чем эти потери, состояние, известное как самонастройка.[10] При правильных общих условиях сжатого топлива - достаточно высокой плотности и температуре - этот процесс начальной загрузки приведет к цепная реакция, горящая наружу от центра, где ударная волна начала реакцию. Это состояние известно как зажигание, что приведет к тому, что значительная часть топлива в цели подвергнется плавлению и высвободит большое количество энергии.[11]

На сегодняшний день в большинстве экспериментов ICF для нагрева мишени использовались лазеры. Расчеты показывают, что энергия должна подаваться быстро, чтобы ядро ​​сжалось до его разборки. Энергия лазера также должна быть чрезвычайно равномерно сфокусирована по внешней поверхности цели, чтобы топливо сжалось в симметричную сердцевину. Хотя были предложены другие драйверы, особенно тяжелые ионы, ускорители частиц, в настоящее время лазеры - единственные устройства с правильным сочетанием функций.[12][13]

Драйвер лазера

NIF стремится создать единый 500тераватт (TW) пиковая вспышка света, которая достигает цели одновременно с множества направлений в пределах нескольких пикосекунды. Конструкция использует 192 канала пучка в параллельной системе с ламповой накачкой и легированным неодимом. фосфатное стекло лазеры.[14]

Чтобы обеспечить однородность выхода лучей, исходный лазерный свет усиливается от одного источника в системе инжекционного лазера (ILS). Это начинается с маломощной вспышки инфракрасного света с длиной волны 1053 нм (нм), генерируемой в иттербий легированный оптический волоконный лазер известный как главный осциллятор.[15] Свет от главного генератора разделяется и направляется на 48 модулей предусилителя (PAM). Каждый PAM содержит двухступенчатый процесс усиления. Первый каскад представляет собой регенеративный усилитель, в котором импульс циркулирует от 30 до 60 раз, при этом энергия увеличивается от наноджоулей до десятков миллиджоулей. Затем свет проходит четыре раза через цепь, содержащую неодим стеклянный усилитель, подобный (но намного меньшего) усилителю, используемому в основных линиях пучка, увеличивая наноджоули света, создаваемого в Master Oscillator, примерно до 6 джоулей. В соответствии с Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (LLNL), проектирование ПАМ было одной из основных проблем во время строительства. С тех пор усовершенствования конструкции позволили им превзойти свои первоначальные проектные цели.[16]

Упрощенная схема луча лазерного луча НИФ, одного из 192 подобных лучей. Слева усилители и оптический переключатель, а справа - конечный пространственный фильтр, распределительное устройство и оптический преобразователь частоты.

Основное усиление происходит в серии стеклянных усилителей, расположенных на одном конце лучей. Перед стрельбой сначала проходят усилители. с оптической накачкой в общей сложности 7680 ксеноновые лампы-вспышки (PAM также имеют свои собственные меньшие по размеру лампы-вспышки). Лампы питаются от конденсатор банк, в котором хранится в общей сложности 422 МДж (117 кВтч) электроэнергии. Когда волновой фронт проходит через них, усилители выделяют часть световой энергии, хранящейся в них, в луч. Для улучшения передачи энергии лучи четыре раза проходят через секцию основного усилителя, используя оптический переключатель расположен в зеркальной полости. В сумме эти усилители увеличивают исходные 6 Дж, обеспечиваемые PAM, до номинальных 4 МДж.[9] Учитывая масштаб времени в несколько миллиардных долей секунды, пиковая мощность УФ излучения, передаваемая на цель, соответственно очень высока, 500 ТВт.

Близко к центру каждого пучка и занимая большую часть общей длины, находятся пространственные фильтры. Они состоят из длинных трубок с небольшими телескопами на конце, которые фокусируют лазерный луч до крошечной точки в центре трубки, где маска отсекает любой посторонний свет за пределами фокусной точки. Фильтры гарантируют, что изображение луча, когда он достигает цели, является чрезвычайно однородным, удаляя любой свет, который был неправильно сфокусирован из-за несовершенства оптики выше по потоку. Пространственные фильтры были большим шагом вперед в работе ICF, когда они были представлены в Циклоп лазер, более ранний эксперимент LLNL.

Общая длина пути, по которому лазерный луч распространяется от одного конца до другого, включая переключатели, составляет около 1500 метров (4900 футов). Различные оптические элементы в каналах пучка обычно упаковываются в линейные заменяемые блоки (LRU), стандартизованные коробки размером с торговый автомат, которые можно выбросить из канала для замены снизу.[17]

После завершения усиления свет переключается обратно в луч, где он проходит в дальний конец здания к целевая камера. Целевая камера представляет собой составную стальную сферу диаметром 10 метров (33 фута) и весом 130 000 кг (290 000 фунтов).[18] Непосредственно перед достижением целевой камеры свет отражается от различных зеркал в подстанция и область цели, чтобы поразить цель с разных направлений. Поскольку длина общего пути от главного генератора до цели различна для каждого из лучей, используется оптика для задержки света, чтобы гарантировать, что все они достигают центра в пределах нескольких пикосекунд друг от друга.[19] NIF обычно направляет лазер в камеру сверху и снизу. Целевая зона и система подстанции могут быть переконфигурированы, перемещая половину из 48 лучей в альтернативные положения ближе к экватору целевой камеры.

Базовый макет NIF. Лазерный импульс генерируется в комнате справа от центра и направляется в лучи (синие) с обеих сторон. После нескольких проходов через лучи свет направляется на «распределительное устройство» (красный), где он направляется в камеру мишени (серебро).

Одним из последних шагов процесса перед достижением целевой камеры является преобразование инфракрасного (ИК) света с длиной волны 1053 нм в ультрафиолет (УФ) с длиной волны 351 нм в устройстве, известном как Преобразователь частоты.[20] Они сделаны из тонких листов (толщиной около 1 см), вырезанных из монокристалла дигидрофосфат калия. Когда свет 1053 нм (ИК) проходит через первый из двух этих листов, сложение частоты преобразует большую часть света в свет с длиной волны 527 нм (зеленый). При прохождении через второй лист частотная комбинация преобразует большую часть света 527 нм и оставшегося света 1053 нм в свет 351 нм (УФ). Инфракрасный (ИК) свет гораздо менее эффективен, чем УФ при нагревании мишеней, потому что ИК-свет сильнее взаимодействует с горячим электроны который будет поглощать значительное количество энергии и мешать сжатию. Процесс преобразования может достигать пиковой эффективности около 80 процентов для лазерного импульса с плоским временный форма, но временная форма, необходимая для зажигания, значительно изменяется в течение продолжительности импульса. Фактический процесс преобразования эффективен примерно на 50 процентов, что снижает поставленную энергию до номинальных 1,8 МДж.[21]

Одним из важных аспектов любого исследовательского проекта ICF является обеспечение своевременного проведения экспериментов. Предыдущие устройства обычно должны были охлаждаться в течение многих часов, чтобы позволить лампам-вспышкам и лазерному стеклу восстановить свою форму после срабатывания (из-за теплового расширения), ограничивая использование одним или меньшим количеством срабатываний в день. Одна из целей NIF - сократить это время до менее четырех часов, чтобы обеспечить 700 увольнений в год.[22]

НИФ и МКФ

Диаграмма Санки лазерной энергии на Hohlraum рентгеновский снимок для достижения эффективности взаимодействия энергии капсулы. Обратите внимание, что "энергия лазера" после преобразования в УФ, при этом теряется около 50% исходного ИК мощность. При преобразовании рентгеновского тепла в энергию в топливе теряется еще 90% - из 1,9 МДж лазерного света только около 10 кДж остается в самом топливе.

Название National Ignition Facility относится к цели воспламенения термоядерного топлива, что является долгожданным порогом в исследованиях термоядерного синтеза. В существующих (не связанных с оружием) термоядерных экспериментах тепло, производимое реакциями термоядерного синтеза, быстро уходит из плазмы, а это означает, что для поддержания протекания реакций необходимо постоянно применять внешний нагрев. Воспламенение относится к точке, в которой энергия, выделяемая в протекающих в настоящее время реакциях термоядерного синтеза, достаточно высока, чтобы поддерживать температуру топлива против этих потерь. Это вызывает цепную реакцию, которая позволяет большей части топлива подвергнуться ядерной гореть. Зажигание считается ключевым требованием, если термоядерная энергия когда-нибудь станет практичным.[11]

NIF предназначен в первую очередь для использования непрямой привод метод работы, при котором лазер нагревает небольшой металлический цилиндр вместо капсулы внутри него. Тепло вызывает цилиндр, известный как Hohlraum (По-немецки «полая комната» или полость), чтобы повторно излучать энергию как интенсивную Рентгеновские лучи, которые более равномерно распределены и симметричны, чем исходные лазерные лучи. Экспериментальные системы, в том числе ОМЕГА и Нова лазеры, подтвердили этот подход до конца 1980-х годов.[23] В случае NIF большая передаваемая мощность позволяет использовать гораздо более крупную цель; базовая конструкция гранул имеет диаметр около 2 мм, охлаждена до температуры около 18 кельвинов (-255 ° C) и покрыта слоем замороженного топлива DT. Внутри полости также содержится небольшое количество газа DT.

В типичном эксперименте лазер будет генерировать 3 МДж инфракрасной лазерной энергии из возможных 4. Около 1,5 МДж из этого количества остается после преобразования в УФ, и около 15 процентов из них теряется при преобразовании рентгеновских лучей в хохльрауме. Около 15 процентов полученного рентгеновского излучения, около 150 кДж, будет поглощаться внешними слоями мишени.[24] Связь между капсулой и рентгеновскими лучами происходит с потерями, и в конечном итоге только около 10–14 кДж энергии выделяется в самом топливе.[25]

Ожидается, что в результате направленного внутрь сжатие топливо сжимается в центре мишени до плотности около 1000 г / см.3 (или 1000000 кг / м3);[26] для сравнения, вести имеет нормальную плотность около 11 г / см3 (11340 кг / м3). Давление эквивалентно 300 миллиардам атмосфер.[10]

На основе моделирования ожидалось, что при этом будет выделено около 20 МДж энергии термоядерного синтеза, что приведет к чистому увеличению энергии термоядерного синтеза, обозначенному Qоколо 15 (выходная энергия термоядерного синтеза / входная энергия УФ-лазера).[24] Ожидается, что усовершенствования как в лазерной системе, так и в конструкции хольраума улучшат энергию, поглощаемую капсулой, примерно до 420 кДж (и, таким образом, возможно, от 40 до 50 в самом топливе), что, в свою очередь, может генерировать до 100-150 МДж энергии. термоядерная энергия.[26] Однако базовая конструкция позволяет выделять максимум 45 МДж энергии термоядерного синтеза из-за конструкции целевой камеры.[27] Это эквивалент примерно 11 кг TNT взрывается.

Эти выходные энергии все еще меньше, чем 422 МДж входной энергии, необходимой для зарядки конденсаторов системы, питающих лазерные усилители. Чистый КПД NIF (выходная энергия УФ-лазера, деленная на энергию, необходимую для накачки лазеров от внешнего источника) будет менее одного процента, а общий КПД от стенки до термоядерного синтеза не превышает 10% при максимальном значении. спектакль. Для экономичного термоядерного реактора потребовалось бы, чтобы выходная мощность термоядерного синтеза была по крайней мере на порядок больше, чем эта входная мощность. В коммерческих системах лазерного синтеза будут использоваться гораздо более эффективные твердотельные лазеры с диодной накачкой, где была продемонстрирована эффективность подключения к розетке на уровне 10 процентов, а ожидаемая эффективность - 16–18 процентов при разрабатываемых передовых концепциях.[28]

Мокап позолоченный Hohlraum разработан для NIF.
Топливная «мишень» НИФ, заполненная либо D -Т газ или лед Д-Т. Капсула находится в Hohlraum используя тонкую пластиковую тесьму.

Другие концепции

NIF также изучает новые типы целей. В предыдущих экспериментах обычно использовался пластик абляторы обычно полистирол (CH). Мишени NIF также изготавливаются путем покрытия пластиковой формы слоем напыленного материала. бериллий или бериллиево-медные сплавы, а затем окисление пластмассы из центра.[29][30] По сравнению с традиционными пластиковыми мишенями, бериллиевые мишени обеспечивают более высокую общую эффективность имплозии для режима непрямого возбуждения, когда поступающая энергия находится в форме рентгеновских лучей.

Хотя NIF изначально разрабатывался как устройство непрямого привода, энергия в лазере достаточно высока, чтобы его можно было использовать в качестве прямой привод система также, где лазер светит прямо на цель. Даже при длинах волн УФ-излучения мощность, передаваемая NIF, по оценкам более чем достаточна, чтобы вызвать возгорание, что приводит к получение энергии от термоядерного синтеза примерно 40 раз,[31] несколько выше, чем система непрямого привода. Более однородная схема расположения пучка, подходящая для экспериментов с прямым приводом, может быть организована посредством изменений в распределительном устройстве, которые перемещают половину линий пучка в места ближе к середине целевой камеры.

Было показано, используя масштабированные имплозии на лазере OMEGA и компьютерное моделирование, что NIF также должен быть способен зажечь капсулу с помощью так называемого полярный прямой привод (PDD) конфигурация, при которой цель облучается непосредственно лазером, но только сверху и снизу, без изменений в компоновке луча NIF.[32] В этой конфигурации цель получает либо "блин", либо "сигару". анизотропия при имплозии, снижение максимальной температуры в ядре.

Другие цели, называемые цели сатурна, специально разработаны для уменьшения анизотропии и улучшения имплозии.[33] Они имеют небольшое пластиковое кольцо вокруг «экватора» цели, которое при попадании лазера быстро превращается в плазму. Часть лазерного света преломляется через эту плазму обратно к экватору цели, выравнивая нагрев. Считается, что воспламенение с усилением чуть более тридцати пяти раз возможно при использовании этих целей в NIF,[32] дает почти такие же хорошие результаты, как и полностью симметричный прямой привод.

История

Стимул

Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора История (LLNL) с программой ICF начинается с физика Джон Наколлс, который начал рассматривать проблему после встречи 1957 года по мирному использованию ядерного оружия, организованной Эдвард Теллер в LLNL. Во время этих встреч идея, позже известная как PACER впервые разработан. PACER предвидел взрыв малых водородные бомбы в больших пещерах для генерации пара, который будет преобразован в электрическую энергию. Выявив несколько проблем с этим подходом, Наколлс заинтересовался пониманием того, как можно сделать небольшую бомбу, которая все равно будет генерировать чистую положительную мощность.[34]

Типичная водородная бомба состоит из двух частей: бомбы деления на основе плутония, известной как начальный, и цилиндрическое расположение термоядерного топлива, известное как вторичный. Первичная обмотка испускает значительное количество рентгеновских лучей, которые задерживаются внутри корпуса бомбы, нагревают и сжимают вторичную обмотку до тех пор, пока она не воспламенится. Вторичный состоит из дейтерид лития топливо, которое требует внешнего источника нейтронов для начала реакции. Обычно это небольшая плутониевая «свеча зажигания» в центре топлива. Идея Наколлса заключалась в том, чтобы изучить, насколько маленьким может быть вторичный элемент и как это повлияет на энергию, необходимую первичному устройству, чтобы вызвать возгорание. Самым простым изменением является замена топлива LiD на газ D-T, устраняя необходимость в свече зажигания. На данный момент не существует теоретического наименьшего размера - поскольку вторичная обмотка стала меньше, увеличилось и количество энергии, необходимое для воспламенения. На уровне миллиграммов уровни энергии начали приближаться к тем, которые доступны через несколько известных устройств.[34]

К началу 1960-х годов Наколлс и несколько других конструкторов оружия разработали основные принципы подхода ICF. Топливо D-T будет помещено в небольшую капсулу, предназначенную для быстрой абляции при нагревании и, таким образом, максимального сжатия и образования ударных волн. Эта капсула должна была быть помещена в сконструированный корпус, хольраум, который действовал аналогично кожуху бомбы. Однако хольраум не нужно было нагревать рентгеновскими лучами; можно было использовать любой источник энергии, если он доставлял достаточно энергии, чтобы заставить хольраум нагреваться и начать испускать рентгеновские лучи. В идеале источник энергии должен быть расположен на некотором расстоянии, чтобы механически изолировать оба конца реакции. В качестве источника энергии можно использовать небольшую атомную бомбу, как в водородной бомбе, но в идеале следует использовать меньшие источники энергии. Используя компьютерное моделирование, команды подсчитали, что для генерации луча в 1 МДж потребуется около 5 МДж энергии от первичной обмотки.[34] Для сравнения: малая первичная обмотка деления мощностью 0,5 кт высвобождает в общей сложности 2 миллиона МДж.[35][36][37]

Программа ICF начинается

Пока Nuckolls и LLNL работали над концепциями, основанными на хольрауме, бывший дизайнер оружия Рэй Киддер работал над концепцией прямого привода, используя большое количество лазерных лучей для равномерного нагрева целевой капсулы. В начале 1970-х Киддер сформировал KMS Fusion напрямую коммерциализировать эту концепцию. Это вызвало ожесточенное соперничество между Киддером и оружейными лабораториями. Ранее игнорировавшаяся ICF стала горячей темой, и вскоре большинство лабораторий начали собственные усилия по ICF.[34] Вначале LLNL решила сосредоточиться на стеклянных лазерах, в то время как другие учреждения изучали газовые лазеры с использованием углекислого газа (например, ANTARES, Лос-Аламосская национальная лаборатория ) или KrF (например, Лазер Nike, Лаборатория военно-морских исследований ).

На этих ранних этапах разработки большая часть понимания процесса синтеза была результатом компьютерного моделирования, в первую очередь LASNEX. LASNEX значительно упростил реакцию на двумерное моделирование, что было все, что было возможно, учитывая количество вычислительных мощностей в то время. Согласно LASNEX, лазерные драйверы в диапазоне кДж должны обладать необходимыми свойствами для достижения низкого усиления, что было в пределах современного уровня техники. Это привело к Лазер Шивы проект, который был завершен в 1977 году. Вопреки прогнозам, Шива далек от своих целей, и достигнутые плотности были в тысячи раз меньше, чем предполагалось. Это было связано с проблемами, связанными с тем, как лазер доставлял тепло к цели, которая доставляла большую часть своей энергии к цели. электроны а не всей топливной массой. Дальнейшие эксперименты и моделирование показали, что этот процесс можно значительно улучшить, используя более короткие длины волн лазерного света.

Дальнейшее обновление программ моделирования с учетом этих эффектов предсказало новую конструкцию, которая обеспечит воспламенение. Эта новая система получила название 20-лучевой 200 кДж. Нова лазер концепция. На начальном этапе строительства Наколлс обнаружил ошибку в своих расчетах, и в октябрьском обзоре 1979 г., проведенном под председательством Джона Фостера-младшего, TRW подтвердил, что Нова никак не сможет достичь возгорания. Затем конструкция Nova была изменена на 10-лучевую конструкцию меньшего размера, в которой добавлено преобразование частоты для света 351 нм, что повысило эффективность связи.[38] Во время работы Nova смогла доставить около 30 кДж энергии ультрафиолетового лазера, примерно вдвое меньше, чем ожидалось изначально, в основном из-за ограничений, установленных оптическим повреждением оптики окончательной фокусировки. Даже на этих уровнях было ясно, что прогнозы производства термоядерного синтеза все еще ошибочны; даже при имеющихся ограниченных мощностях выходы термоядерного синтеза были намного ниже прогнозов.

Галит и Центурион

С каждым экспериментом прогнозируемая энергия, необходимая для достижения воспламенения, возрастала, и было неясно, были ли прогнозы после Новы более точными, чем предыдущие. В Департамент энергетики (DOE) решили, что прямые эксперименты - лучший способ решить эту проблему, и в 1978 году они начали серию подземных экспериментов в Испытательный полигон в Неваде которые использовали небольшие ядерные бомбы для освещения целей ICF. Эти тесты были известны как Halite или Centurion, в зависимости от того, в какой лаборатории они проводились, LLNL или LANL.

Каждый тест позволял одновременно освещать множество целей, что позволяло им проверять количество необходимой энергии рентгеновского излучения, размещая цели на разных расстояниях от бомбы. Другой вопрос заключался в том, насколько большой должна быть топливная сборка, чтобы топливо могло саморазогреваться в результате реакций термоядерного синтеза и, таким образом, достичь воспламенения. Первоначальные данные были доступны к середине 1984 года, и испытания прекратились в 1988 году. Во время этих испытаний впервые было достигнуто воспламенение, но количество энергии и размер топливных мишеней, необходимых для воспламенения, были намного выше, чем предполагалось.[39] В этот же период начались эксперименты на Nova с использованием аналогичных целей, чтобы понять их поведение при лазерном освещении, что позволило напрямую сравнить результаты, полученные в результате испытаний бомбы.[40]

Данные испытаний показали, что для воспламенения потребуется около 10 МДж энергии рентгеновского излучения.[39][41][42][43][44] Если эта энергия передается инфракрасным лазером в хольраум, как в Nova или NIF, это соответствует исходной энергии лазера порядка 100 МДж, что далеко за пределами досягаемости существующих технологий.[39]

В результате в истеблишменте ICF разгорелась большая дискуссия.[39] Одна группа предложила попытаться создать лазер такой мощности; Леонардо Маскерони и Клод Фиппс разработали новый тип фтороводородный лазер накачанный высокоэнергетическим электроны что могло бы достичь предела в 100 МДж. Другие использовали те же данные и новые версии своего компьютерного моделирования, основанные на этих экспериментах, которые предполагали, что тщательное формирование лазерного импульса и использование большего количества лучей, распространяемых более равномерно, показали, что зажигание и чистый выигрыш энергии могут быть достигнуты с помощью лазера от 5 до 10 МДж. .[45][46]

Эти результаты побудили Министерство энергетики запросить специальный военный объект ICF, который они назвали «Лабораторный объект микроплавления» (LMF). LMF будет использовать драйвер порядка 10 МДж, обеспечивая выход термоядерного синтеза от 100 до 1000 МДж. Обзор этой концепции в 1989/90 г. Национальная Академия Наук предположил, что LMF - это слишком большой шаг, чтобы сделать его сразу, и что вопросы фундаментальной физики все еще нуждаются в исследовании. Они рекомендовали дальнейшие эксперименты, прежде чем пытаться перейти на систему 10 МДж. Тем не менее, авторы знали о потенциале более высоких требований к энергии и отмечали: «Действительно, если бы действительно выяснилось, что для зажигания и усиления требовался драйвер мощностью 100 МДж, пришлось бы переосмыслить весь подход и обоснование, МКФ ».[47]

Обновление LMF и Nova

Строительство LMF было оценено примерно в 1 миллиард долларов.[48] Изначально LLNL представила проект с драйверным лазером 5 МДж, 350 нм (УФ), который мог бы достичь выхода около 200 МДж, чего было достаточно для достижения большинства целей LMF. Стоимость программы оценивалась примерно в 600 миллионов долларов в 1989 финансовом году и еще 250 миллионов долларов для ее модернизации до полной 1000 МДж, если это необходимо, и вырастет до более чем 1 миллиарда долларов, если LMF будет соответствовать всем целям, запрошенным Министерством энергетики. .[48] Другие лаборатории также предложили свои собственные конструкции LMF с использованием других технологий.

Обзор Национальной академии наук привел к переоценке этих планов, и в июле 1990 года LLNL ответила обновлением Nova, в ходе которого будет повторно использоваться большая часть существующего объекта Nova вместе с прилегающим объектом Shiva. Полученная система будет иметь гораздо более низкую мощность, чем концепция LMF, с драйвером около 1 МДж.[49] Новый дизайн включал в себя ряд функций, которые продвинули уровень техники в секции драйверов, включая многопроходную конструкцию в основных усилителях и 18 каналов луча (вместо 10), которые были разделены на 288 "бимлетов" при входе целевой области с целью улучшения равномерности освещения. Планы предусматривали установку двух основных рядов лазерных лучей, один в существующей комнате лучей Новы, а другой в старом здании Шивы по соседству, простирающихся через его лазерный отсек и целевую зону в модернизированную целевую зону Новы. Лазеры доставляют около 500 ТВт за импульс длительностью 4 нс. Ожидалось, что модернизации позволят новой Nova производить термоядерный синтез от 2 до 10 МДж.[48] По первоначальным оценкам, сделанным в 1992 году, стоимость строительства составила около 400 миллионов долларов, причем строительство велось с 1995 по 1999 год.

NIF появляется

В течение этого периода окончание Холодная война привели к резким изменениям в финансировании обороны и приоритетах. Поскольку потребность в ядерном оружии была значительно снижена, а различные соглашения об ограничении вооружений привели к сокращению количества боеголовок, США столкнулись с перспективой потери поколения конструкторов ядерного оружия, способных поддерживать существующие запасы или разрабатывать новое оружие.[50] В то же время был достигнут прогресс в том, что станет Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, что запретит все критичность тестирование. Это значительно затруднит надежную разработку новых поколений ядерного оружия.

Предварительные усилители Национального центра зажигания - это первый шаг в увеличении энергии лазерных лучей по мере их продвижения к целевой камере. В 2012 году NIF достиг мощности 500 тераватт - в 1000 раз больше мощности, чем Соединенные Штаты используют в любой момент времени.

Из этих изменений произошли Программа управления и управления запасами (SSMP), которая, среди прочего, включала средства на разработку методов проектирования и создания ядерного оружия, которое могло бы работать без взрывных испытаний. В ходе серии встреч, начавшейся в 1995 году, лаборатории подписали соглашение о разделении усилий по SSMP. Важной частью этого могло бы быть подтверждение компьютерных моделей с использованием малопроизводительных экспериментов ICF. Обновление Новы было слишком маленьким, чтобы использовать его для этих экспериментов,[51][а] в 1994 году был изменен дизайн, получивший название NIF. Ориентировочная стоимость проекта осталась чуть более 1 миллиарда долларов,[52] с завершением в 2002 году.

Несмотря на соглашение, большая стоимость проекта в сочетании с закрытием аналогичных проектов в других лабораториях вызвала ряд весьма критических комментариев ученых из других лабораторий по производству оружия. Сандийские национальные лаборатории особенно. В мае 1997 года ученый-термоядер Sandia Рик Спилман публично заявил, что NIF «практически не проводила внутреннюю экспертную оценку по техническим вопросам» и что «Ливермор, по сути, выбрал комиссию для проверки».[53] Отставной менеджер Sandia, Боб Пуэрифой, был даже более резким, чем Спилман: «NIF бесполезен ... его нельзя использовать для поддержания запасов, точка».[54]

Противоположную точку зрения высказал Виктор Рейс, помощник министра обороны Министерства энергетики и главный архитектор программы управления запасами. Рейс сообщил комитету Палаты представителей США по вооруженным силам в 1997 году, что НИФ «впервые в лабораторных условиях был разработан для создания условий температуры и плотности вещества, близких к тем, которые возникают при взрыве ядерного оружия. Поведение вещества и передача энергии и излучения в этих условиях является ключом к пониманию основ физики ядерного оружия и прогнозированию его характеристик без подземных ядерных испытаний.[55] Две группы JASON, состоящие из научных и технических экспертов по национальной безопасности, заявили, что NIF является наиболее ценным с научной точки зрения из всех программ, предложенных для управления запасами на основе научных данных.[56]

Несмотря на первоначальную критику, Сандиа, а также Лос-Аламос оказали поддержку в разработке многих технологий NIF,[57] и обе лаборатории позже стали партнерами NIF в Национальной кампании зажигания.[58]

Построение НИФ

Лазер Beamlet протестировал дизайн и методы, которые будут использоваться в NIF.
Прицельная камера НИФ была настолько большой, что ее пришлось строить секциями.

Работа над NIF началась с демонстратора однолучевого канала Beamlet. Beamlet работала с 1994 по 1997 год и была полностью успешной. Затем он был отправлен Сандийские национальные лаборатории как источник света в их Z машина. Затем последовал полноразмерный демонстрационный стенд в AMPLAB, который начал работу в 1997 году.[59] Официальная закладка основного сайта NIF состоялась 29 мая 1997 года.[60]

В то время Министерство энергетики оценивало, что НИФ будет стоить примерно 1,1 миллиарда долларов и еще 1 миллиард долларов на соответствующие исследования и будет завершен уже в 2002 году.[61] Позже в 1997 году Министерство энергетики одобрило дополнительное финансирование в размере 100 миллионов долларов и перенесло срок эксплуатации на 2004 год. Еще в 1998 году в публичных документах LLNL указывалось, что общая цена составляла 1,2 миллиарда долларов, при этом первые восемь лазеров были введены в эксплуатацию в 2001 году и полностью завершены в 2003 году. .[62]

Один только физический масштаб объекта усложнял строительство. К тому времени, когда в 2001 году была завершена «традиционная установка» (оболочка для лазера), было выкопано более 210 000 кубических ярдов грунта, было залито более 73 000 кубических ярдов бетона, было залито 7600 тонн арматурной арматуры. размещено и возведено более 5000 тонн металлоконструкций. Помимо огромных размеров, создание NIF сопряжено с рядом уникальных проблем. Чтобы изолировать лазерную систему от вибрации, фундамент каждого лазерного отсека был сделан независимым от остальной конструкции. Плиты толщиной три фута, длиной 420 футов и шириной 80 футов, каждая из которых содержит 3800 кубических ярдов бетона, требовали непрерывной заливки бетона для достижения своих технических характеристик.

Были и неожиданные проблемы, с которыми нужно было справиться: в ноябре 1997 года во время погодного фронта Эль-Ниньо за два часа выпало два дюйма дождя, затопив территорию НИФ 200 000 галлонов воды всего за три дня до запланированной заливки бетонного фундамента. Земля была настолько пропитана, что обрамление для подпорной стенки опустилась на шесть дюймов, заставляя экипаж разобрать и собрать его для того, чтобы вылить бетон.[63] Строительство было остановлено в декабре 1997 года, когда на стройплощадке были обнаружены кости мамонта возрастом 16 тысяч лет. Палеонтологи были приглашены для удаления и сохранения костей, и через четыре дня строительство возобновилось.[64]

Также необходимо было преодолеть множество научно-исследовательских, технологических и инженерных проблем, таких как сотрудничество с оптической промышленностью для создания высокоточного производства крупногабаритной оптики для поставки лазерного стекла для оптики NIF размером 7500 метров. Чтобы противостоять высокоэнергетическим лазерам NIF, требовались современные методы измерения, нанесения покрытий и отделки оптики, а также методы усиления лазерных лучей до необходимых уровней энергии.[65] Стекло непрерывной заливки, быстрорастущие кристаллы, инновационные оптические переключатели и деформируемые зеркала были среди технологических инноваций, разработанных для NIF.[66]

Сандия, имеющая большой опыт в области импульсной подачи энергии, спроектировала батареи конденсаторов, используемых для питания импульсных ламп, завершив строительство первого блока в октябре 1998 года. К всеобщему удивлению, в модулях импульсной стабилизации мощности (PCM) произошли отказы конденсаторов, что привело к взрывам. Это потребовало перепроектирования модуля для удержания мусора, но поскольку бетонная конструкция зданий, в которых они находятся, уже была залита, новые модули оставались настолько плотно упакованными, что не было возможности проводить техническое обслуживание на месте. Последовала еще одна модернизация, на этот раз позволившая вынимать модули из отсеков для обслуживания.[38] Продолжающиеся проблемы такого рода еще больше задержали начало эксплуатации проекта, и в сентябре 1999 г. в обновленном отчете Министерства энергетики было сказано, что NIF потребуется еще 350 миллионов долларов, а завершение будет перенесено на 2006 год.[61]

Re-baseline и отчет GAO

Билл Ричардсон начал процесс проверки, который снова взял под контроль строительство NIF.

На протяжении всего этого периода о проблемах с НИФ не сообщалось по цепочке управления. В 1999 году тогда Министр энергетики Билл Ричардсон сообщил Конгрессу, что проект NIF был выполнен в срок и в соответствии с бюджетом, после информации, переданной ему руководством NIF. В августе того же года выяснилось, что руководство NIF ввело Ричардсона в заблуждение, и на самом деле ни одно из утверждений не было близко к правде.[67] Как позже отметит GAO: «Кроме того, бывший директор лаборатории по лазерам, который курировал NIF и все другие виды лазерной деятельности, заверил руководителей лаборатории, DOE, университет и Конгресс в том, что проект NIF адекватно финансируется и укомплектован персоналом и продолжается. стоимость и график, даже несмотря на то, что он был проинформирован о четких и растущих доказательствах того, что у NIF есть серьезные проблемы ".[61] Позднее Ричардсон прокомментировал: «Я очень беспокоился об управлении этим объектом ... плохое управление настигло хорошую науку. Я не хочу, чтобы это когда-либо повторилось». Целевая группа Министерства энергетики, представившая отчет Ричардсону в конце января 2000 года, резюмировала, что «организации проекта NIF не смогли реализовать процедуры и процессы управления программами и проектами, соизмеримые с крупным проектом исследований и разработок ... [и что] ... никто не получает проходной балл по менеджменту НИФ: ни Управление программ обороны Министерства энергетики, ни Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, ни Калифорнийский университет ».[68]

Учитывая проблемы с бюджетом, Конгресс США запросил независимую проверку Главное бухгалтерское управление (GAO). В августе 2000 года они вернули крайне критический отчет, в котором говорилось, что бюджет, вероятно, составляет 3,9 миллиарда долларов, включая НИОКР, и что строительство объекта вряд ли будет завершено в срок.[61][69] Отчет, "Неудачи в управлении и надзоре привели к значительному перерасходу средств и задержкам графика, "выявил управленческие проблемы, связанные с перерасходом средств, а также раскритиковал программу за то, что она не включила в бюджет значительную сумму денег, выделенную на целевое изготовление, включая ее в эксплуатационные расходы вместо разработки.[67]

Из-за технических задержек и проблем с управлением проектом в 2000 году Министерство энергетики начало всестороннюю "Проверку обоснования проекта национального центра зажигания", в ходе которой был критически проанализирован проект, выявлены проблемные области и скорректирован график и бюджет для обеспечения завершения. . Джон Гордон, Национальный администратор по ядерной безопасности, заявил: «Мы подготовили подробную восходящую стоимость и график для завершения проекта NIF ... Независимый обзор подтверждает нашу позицию о том, что группа управления NIF добилась значительного прогресса и решила ранее существовавшие проблемы».[70] В отчете была пересмотрена их бюджетная смета до 2,25 миллиарда долларов, не считая соответствующих НИОКР, в результате чего общая сумма была увеличена до 3,3 миллиарда долларов, а срок завершения был перенесен на 2006 год, а первые строки были введены в эксплуатацию в 2004 году.[71][72] Последующий отчет в следующем году включал все эти пункты, увеличивая бюджет до 4,2 миллиарда долларов, а дату завершения примерно на 2008 год.

Прогресс после переназначения

Laser Bay 2 введен в эксплуатацию в июле 2007 г.

Новая команда менеджеров приняла проект NIF[73][74] в сентябре 1999 г. во главе с Джордж Миллер (который позже стал директором LLNL в 2006-2011 гг.), которого назначили исполняющим обязанности заместителя директора по лазерам. Эд Моисей, бывший глава Разделение изотопов лазером на атомном паре (AVLIS) в LLNL, стал менеджером проекта NIF. После переназначения руководство NIF получило множество положительных отзывов, и проект соответствовал бюджетам и графикам, утвержденным Конгрессом. В октябре 2010 года проект был назван «Проектом года» Институт управления проектами, в котором NIF назван «блестящим примером того, как правильно применяемое превосходное управление проектами может объединить глобальные команды для эффективного выполнения проекта такого масштаба и важности».[75]

Недавние обзоры проекта были положительными, как правило, в соответствии с графиками и бюджетами, принятыми после перебазирования GAO. Однако сохранялись опасения по поводу способности NIF достичь возгорания, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Независимый обзор Консультативная группа по обороне JASON в целом положительно оценил перспективы NIF в долгосрочной перспективе, но пришел к выводу, что «научные и технические проблемы в такой сложной деятельности предполагают, что успех первых попыток зажигания в 2010 году, хотя и возможен, маловероятен».[76] Группа предложила внести ряд изменений в график завершения, чтобы как можно скорее вывести NIF на полную проектную мощность, пропустив период тестирования на более низких мощностях, которые, по их мнению, не имели большого значения.

Ранние испытания и завершение строительства

В мае 2003 года NIF добился «первого света» на пучке из четырех лучей, создав импульс ИК-излучения 10,4 кДж в одном канале.[22] В 2005 году были зажжены первые восемь лучей (полный пучок), произведя 153 кДж инфракрасного света, что затмило OMEGA как лазер с самой высокой энергией (на импульс) на планете. К январю 2007 года все LRU в Главной Осцилляторной Комнате (MOOR) были завершены, и компьютерный зал был установлен. К августу 2007 года было завершено и введено в эксплуатацию 96 лазерных линий, и «общая энергия инфракрасного излучения составила более 2,5 мегаджоулей. Это более чем в 40 раз больше, чем обычно работал лазер Nova в то время, когда он был самым большим лазером в мире».[77]

26 января 2009 г. был установлен последний сменный блок линии (LRU), завершивший один из последних основных этапов строительства NIF.[78] и это означает, что строительство было неофициально завершено.[79] 26 февраля 2009 г. НИФ впервые направил все 192 лазерных луча в мишень.[80] 10 марта 2009 года NIF стал первым лазером, который преодолел мегаджоульный барьер, запустив все 192 луча и доставив 1,1 МДж ультрафиолетового света, известного как 3ω, в центр камеры-мишени в виде сформированного импульса зажигания.[81] Основной лазер выдавал 1,952 МДж инфракрасной энергии.

Операции

29 мая 2009 г. состоялась церемония открытия NIF, на которой присутствовали тысячи человек, в том числе губернатор Калифорнии. Арнольд Шварцнеггер и сенатор Дайан Файнштейн.[4] Первые лазерные выстрелы по мишени из хольраума были произведены в конце июня 2009 года.[5]

Подготовка к основным экспериментам

28 января 2010 г. предприятие опубликовало документ, в котором сообщается о доставке импульса 669 кДж на золоторудный завод. Hohlraum, устанавливая новые рекорды по доставке энергии лазером и приводя к анализу, предполагающему, что предполагаемое вмешательство со стороны генерируемой плазмы не будет проблемой при зажигании реакции термоядерного синтеза.[82][83] Из-за размера тестовых хольраумов взаимодействие лазера и плазмы приводило к образованию плазменно-оптических решеток, действующих как крошечные призмы, которые производили симметричный рентгеновский драйв на капсуле внутри хольраума.[83]

После постепенного изменения длины волны лазера ученые смогли равномерно сжать сферическую капсулу и нагреть ее до 3,3 миллиона кельвины (285 эВ).[84] Капсула содержала криогенно охлажденный газ, заменяющий дейтерий и тритий топливные капсулы, которые будут использованы в дальнейшем.[83] Руководитель группы физики плазмы доктор Зигфрид Гленцер сказал, что они показали, что они могут поддерживать точные слои топлива, необходимые в лаборатории, но еще не в лазерной системе.[84]

По состоянию на январь 2010 года NIF может достигать 1,8 мегаджоулей. Глензер сказал, что эксперименты с чуть более крупными хольраумами, содержащими готовые для плавления топливные гранулы, начнутся до мая 2010 года, постепенно увеличиваясь до 1,2 мегаджоулей, что, согласно расчетам, достаточно для воспламенения. Но сначала нужно было оснастить целевую камеру щитами для блокировки нейтроны что может возникнуть реакция синтеза.[82] 5 июня 2010 г. группа НИФ впервые за шесть месяцев выпустила лазеры по мишени; перестройка лучей произошла в конце июня в рамках подготовки к дальнейшей работе на высоких энергиях.[85]

Национальная кампания зажигания

Техник работает над позиционером цели внутри камеры цели National Ignition Facility (NIF).

Когда основное строительство было завершено, NIF начал работу над «Национальной кампанией зажигания» (NIC), целью которой было достичь возгорания. К этому времени экспериментаторы были настолько уверены в том, что воспламенение произойдет, что в научных журналах начали появляться статьи, в которых говорилось, что об этом будет объявлено лишь вскоре после публикации статьи. Scientific American начал обзорную статью 2010 года с заявления: «Возгорание близко. Через год или два ...»[86]

Первое испытание было проведено 8 октября 2010 г. при мощности чуть более 1 МДж. Однако ряд проблем замедлили продвижение к лазерной энергии с уровнем зажигания в диапазоне 1,4–1,5 МДж.

Первоначально прогресс замедлился из-за возможного повреждения от перегрева из-за концентрации энергии на оптических компонентах, превышающей все попытки, предпринимавшиеся ранее.[87] Другие проблемы включали проблемы с расслоением топлива внутри мишеней и обнаружение незначительного количества пыли на поверхности капсулы.[88]

По мере увеличения мощности и использования мишеней все большей сложности возникла другая проблема, которая вызвала асимметричный взрыв. В конечном итоге это было связано с небольшим количеством водяного пара в целевой камере, который замерз к окнам на концах холмов. Это было решено путем перепроектирования хольраума с двумя слоями стекла с обоих концов, что фактически привело к созданию штормового окна.[88] Стивен Кунин, заместитель министра энергетики США по науке, посетил лабораторию для получения обновленной информации о сетевой карте 23 апреля, на следующий день после того, как проблема с окнами была объявлена ​​решенной. 10 марта он охарактеризовал NIC как «цель первостепенной важности для Министерства энергетики» и заявил, что прогресс на сегодняшний день «не был таким быстрым, как я надеялся».[88]

Выстрелы NIC прекратились в феврале 2011 года, так как машина была передана для экспериментов с материалами SSMP. По мере того, как эти эксперименты заканчивались, была проведена серия запланированных обновлений, в частности серия улучшенных диагностических и измерительных приборов. Среди этих изменений было добавление системы ARC (Advanced Radiographic Capability), которая использует 4 из 192 лучей NIF в качестве источника задней подсветки для высокоскоростной визуализации последовательности имплозии.

ARC - это, по сути, лазер петаваттного класса с пиковой мощностью, превышающей квадриллион (1015) Вт. Он предназначен для получения более ярких, проникающих рентгеновских лучей с более высокой энергией, чем можно получить с помощью обычных радиографических методов. После завершения ARC станет самым мощным в мире лазером с короткими импульсами, способным создавать лазерные импульсы пикосекундной длительности для получения энергичных рентгеновских лучей в диапазоне 50–100 кэВ для подсветки экспериментов NIF.[89]

Запуск NIC был перезапущен в мае 2011 года с целью синхронизировать четыре лазерных ударных волны, которые сжимают термоядерную мишень с очень высокой точностью. Снимки проверяли симметрию рентгеновского привода в течение первых трех наносекунды. Выстрелы по всей системе, сделанные во второй половине мая, позволили достичь беспрецедентного максимального давления в 50 единиц.мегабары.[90]

В январе 2012 года Майк Данн, директор программы NIF по лазерной термоядерной энергии, предсказал в пленарном выступлении Photonics West 2012, что зажигание будет достигнуто в NIF к октябрю 2012 года.[91] В том же месяце НИФ произвел рекордное количество выстрелов - 57 выстрелов - больше, чем за любой другой месяц до этого момента.[92] 15 марта 2012 года NIF произвел лазерный импульс пиковой мощностью 411 триллионов ватт.[93] 5 июля 2012 г. он произвел более короткий импульс 1,85 МДж и увеличил мощность до 500 ТВт.[94]

Отчет Министерства энергетики США, 19 июля 2012 г.

Кампания NIC периодически проверялась командой во главе с Стивен Э. Кунин, Заместитель министра науки. Шестой обзор, 31 мая 2012 г., проходил под председательством Дэвида Х. Крэндалла, советника по национальной безопасности и инерционному синтезу, Кунину не разрешили возглавить обзор из-за конфликта интересов. Обзор проводился с теми же внешними рецензентами, которые ранее работали с Куниным. Каждый представил свой отчет независимо, со своей собственной оценкой вероятности достижения возгорания в рамках плана, т.е. до 31 декабря 2012 года. Заключение обзора было опубликовано 19 июля 2012 года.[95]

Предыдущий обзор от 31 января 2012 г. выявил ряд экспериментальных улучшений, которые были завершены или находятся в стадии разработки.[95] В новом отчете единогласно было отмечено качество установки: лазеры, оптика, мишени, диагностика, операции - все было на высшем уровне, однако:

Однако общий вывод, основанный на этом обширном периоде экспериментов, заключается в том, что необходимо преодолеть значительные препятствия, чтобы достичь воспламенения или цели наблюдения однозначного альфа-нагрева. Действительно, рецензенты отмечают, что с учетом неизвестных при нынешнем «полуэмпирическом» подходе вероятность возгорания до конца декабря чрезвычайно мала, и даже цель демонстрации однозначного альфа-нагрева является сложной задачей. (Записка Крэндалла 2012, стр. 2)

Кроме того, участники отчета выражают глубокую озабоченность по поводу разрыва между наблюдаемыми характеристиками и кодами моделирования ICF, так что текущие коды имеют ограниченную полезность в будущем. В частности, они обнаружили отсутствие возможности прогнозирования воздействия излучения на капсулу и неадекватное моделирование взаимодействий лазер-плазма. Эти эффекты приводят к тому, что давление составляет от половины до одной трети давления, необходимого для зажигания, что намного ниже прогнозируемых значений. На странице 5 меморандума обсуждается смесь материала аблятора и топлива капсулы из-за вероятной гидродинамической нестабильности на внешней поверхности аблятора.[95]

Далее в отчете предполагается, что использование более толстого аблятора может улучшить производительность, но при этом увеличивается его инерция. Чтобы сохранить требуемую скорость имплозии, они просят увеличить энергию NIF до 2 МДж. Также следует иметь в виду, что неодимовые лазеры может выдерживать только ограниченное количество энергии или рисковать необратимым ухудшением оптических свойств лазерной среды. Рецензенты сомневаются, достаточно ли энергии NIF для косвенного сжатия достаточно большой капсулы, чтобы избежать предела смешения и достичь воспламенения.[96] В отчете сделан вывод, что возгорание в 2012 календарном году «крайне маловероятно».[95]

Сбой зажигания, смещение фокуса, ЖИЗНЬ заканчивается

Официально НИФ завершился 30 сентября 2012 г. без возгорания. Согласно многочисленным статьям в прессе,[97][98] Конгресс обеспокоен ходом проекта, и аргументы в пользу финансирования могут начаться заново.[99][100][101] В этих отчетах также предполагалось, что NIF сместит акцент с возгорания на исследования материалов.[102][103]

В 2008 году, когда NIF подходил к завершению, LLNL начала Лазерная энергия инерционного синтеза программа, или LIFE, для изучения способов использования технологий NIF в качестве основы для коммерческого проектирования электростанции. Ранние исследования считали гибрид деления-термоядерного синтеза концепцию, но с 2009 года основное внимание уделялось устройствам чистого синтеза, включающим ряд технологий, которые разрабатывались параллельно с NIF, которые значительно улучшили бы характеристики конструкции.[104]

Все они, однако, основывались на идее, что NIF обеспечит воспламенение, и что для улучшения характеристик потребуются лишь незначительные изменения базовой конструкции. В апреле 2014 года Ливермор решил прекратить усилия LIFE. Брет Кнапп, исполняющий обязанности директора Ливермора, сказал, что «наши усилия по синтезу инерционного удержания сосредоточены на понимании воспламенения на NIF, а не на концепции ЖИЗНИ».[104]

Требования о безубыточности

В записке, отправленной 29 сентября 2013 года Эдом Мозесом, описывается выстрел из термоядерного синтеза, который произошел в 5:15 утра 28 сентября. Произведено 5 × 1015 нейтронов, на 75% больше, чем в любом предыдущем выстреле. Был отчетливо виден альфа-нагрев, ключевой компонент зажигания. Он также отметил, что реакция высвободила больше энергии, чем «энергия, поглощаемая топливом», и это условие в меморандуме названо «научной безубыточностью».[105] Это получило широкое освещение в прессе, поскольку казалось, что был достигнут ключевой порог, который был назван «вехой».[106]

Ряд исследователей указали, что эксперимент проводился намного ниже уровня воспламенения и не представлял собой прорыв, как сообщалось.[107] Другие отметили, что определение безубыточности, записанное во многих источниках и прямо заявленное Моисеем в прошлом, заключалось в том, что выход термоядерного синтеза был равен входному сигналу лазера.[108]

В этом выпуске термин был изменен для обозначения только энергии, вложенной в топливо, а не энергии лазера, как в предыдущих утверждениях. Все механизмы потерь на входе игнорировались, и сравнивались примерно 10 кДж, которые достигают топлива, и 14 кДж, которые были произведены. Q из 1.4. Используя предыдущее определение, это будет 1,8 МДж на входе и 14 кДж на выходе. Q 0,008.[108]

Метод, используемый для достижения этих уровней, известный как «высокий уровень», не подходит для обычного зажигания, и в результате до сих пор неясно, сможет ли NIF когда-либо достичь этой цели.[109]

С 2013 года были внесены улучшения в управление асимметрией сжатия: 1,9 × 1016 нейтронов, произведенных в 2018 году, в результате чего за лазерный импульс мощностью 1,5 МДж выделяется 0,054 МДж энергии синтеза.[110]

Эксперименты с запасами

С 2013 года НИФ переключил свое внимание на материаловедение. В экспериментах, начавшихся в 2015 финансовом году, использовались плутониевые мишени с расписанием, содержащим от 10 до 12 выстрелов на 2015 год и до 120 в течение следующих 10 лет.[111] Выстрелы плутония имитируют сжатие первичной обмотки ядерной бомбы посредством взрывчатые вещества, который не подвергался прямому тестированию с момента Всеобъемлющего запрета тестирования. В этих испытаниях используются крошечные количества плутония - от менее миллиграмма до 10 миллиграммов.[112] Подобные эксперименты проводятся и на Сандии. Z машина.[113] Директор Программы первичного ядерного проектирования LLNL Майк Даннинг отметил, что «это возможность для нас получить высококачественные данные, используя режим, который ранее был для нас недоступен».[112]

Одним из ключевых достижений NIF после кампании Ignition стало увеличение количества выстрелов. Несмотря на то, что он разработан так, чтобы делать снимки каждые 4 часа,[b] в 2014 финансовом году НИФ выполнил 191 снимок, то есть чуть больше одного раза в два дня. Это постоянно улучшалось, и в апреле 2015 года NIF был на пути к достижению своей цели - 300 лазерных выстрелов в 2015 финансовом году, почти по одному в день.[115]

MagLIF эксперименты

28 января 2016 года NIF успешно провела свой первый эксперимент с газовой трубой, направленный на изучение поглощения большого количества лазерного света в пределах 1 сантиметра (0,39 дюйма) целей, имеющих отношение к высокому усилению. Намагниченный лайнер инерционный сплав (МагЛИФ). Чтобы исследовать ключевые аспекты распространения, стабильности и эффективности связи лазерной энергии в полном масштабе для конструкций мишеней MagLIF с высоким коэффициентом усиления, был использован один квадратик NIF для доставки 30 кДж энергии к цели в течение 13 наносекундной формы. пульс. Полученные данные были очень благоприятными, и научный персонал национальных лабораторий Лоуренса Ливермора и Сандии продолжает анализ.

Похожие проекты

Некоторые похожие экспериментальные проекты ICF:

Картинки

  • Смотровое окно позволяет заглянуть внутрь целевой камеры диаметром 30 футов.

  • Внешний вид верхней 1/3 целевой камеры. Выделяются большие отверстия с квадратными балками.

  • Техник загружает канистру с прибором в герметичный диагностический манипулятор с прибором.

  • Лампы-вспышки, используемые для накачки основных усилителей, являются самыми большими из когда-либо производившихся в промышленных масштабах.

  • Стеклянные пластины, используемые в усилителях, также намного больше, чем те, которые использовались в предыдущих лазерах.

В популярной культуре

NIF использовался как набор для звездолет Предприятие с ядро основы в фильме 2013 года Star Trek: Into Darkness.[120]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Непонятно, почему Nova Upgrade будет слишком маленьким для SSMP, причина не указана в доступных ресурсах.
  2. ^ Один источник предположил, что конечная цель - один выстрел в час.[114]

Рекомендации

  1. ^ "О НИФ и фотонной науке", Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса
  2. ^ Натан, Стюарт. «Поиск источников ядерного синтеза». Инженер.
  3. ^ «Министерство энергетики объявляет о завершении строительства самого большого в мире лазера». Министерство энергетики США. 31 марта 2009 г. Архивировано из оригинал 1 апреля 2009 г.. Получено 2009-04-01.
  4. ^ а б «Посвящение самого большого в мире лазера знаменует собой начало новой эры». Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. 2009-05-29. Архивировано из оригинал на 2010-05-27. Получено 2009-09-13.
  5. ^ а б «Первые выстрелы НИФ по мишеням Хольраума». Национальный центр зажигания. Июнь 2009 г. Архивировано с оригинал на 2010-05-28. Получено 2009-09-13.
  6. ^ «Объявлен первый успешный комплексный эксперимент в Национальном центре зажигания». Общая физика. PhysOrg.com. 8 октября 2010 г.. Получено 2010-10-09.
  7. ^ Крэндалл, Дэвид (27 декабря 2010 г.). Заключительный обзор национальной кампании зажигания (PDF) (Технический отчет). Министерство энергетики. п. 3.
  8. ^ Оценка перспектив инерционной термоядерной энергии.. Национальная академия прессы. Июль 2013. с. 2. ISBN  9780309272247.
  9. ^ а б «Как работает НИФ» В архиве 2010-05-27 на Wayback Machine, Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса. Проверено 2 октября, 2007.
  10. ^ а б «Восхождение на гору термоядерного зажигания: интервью с Омаром Ураганом». LLNL.
  11. ^ а б Петерсон, Пер Ф. (23 сентября 1998 г.). «Инерционная термоядерная энергия: Учебное пособие по технологии и экономике». Архивировано из оригинал 21 декабря 2008 г.. Получено 8 октября 2013.
  12. ^ Пер Ф. Петерсон, «Как работают цели IFE», Калифорнийский университет, Беркли, 1998. Проверено 8 мая 2008 г. В архиве 6 мая 2008 г. Wayback Machine
  13. ^ Пер Ф. Петерсон, "Драйверы для инерционной термоядерной энергии", Калифорнийский университет, Беркли, 1998. Проверено 8 мая 2008 г. В архиве 6 мая 2008 г. Wayback Machine
  14. ^ «Пресс-релиз: NNSA и LLNL объявляют о первом успешном интегрированном эксперименте в NIF». Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. 6 октября 2010 г.
  15. ^ P.J. Wisoff et al., Лазерная система впрыска NIF, Труды SPIE Vol. 5341, страницы 146–155
  16. ^ Обеспечение целевых показателей развития лазеров для NIF В архиве 2008-12-04 в Wayback Machine, Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Проверено 2 октября, 2007 г.
  17. ^ Ларсон, Дуг В. (2004). «Лазерные сменные блоки (LRU) НИФ». В переулке Моня А; Wuest, Craig R (ред.). Оптическая инженерия в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса II: Национальная лаборатория зажигания. 5341. п. 127. Bibcode:2004SPIE.5341..127L. Дои:10.1117/12.538467. S2CID  122364719.
  18. ^ Лайонс, Даниэль (14 ноября 2009 г.). "Может ли эта глыба питать планету?". Newsweek. п. 3. Архивировано из оригинал 17 ноября 2009 г.. Получено 2009-11-14.
  19. ^ Арни Хеллер, Самый мощный в мире лазер В архиве 2008-11-21 на Wayback Machine, Science & Technology Review, июль / август 2005 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  20. ^ P.J. Wegner et al.,Конечная оптическая система NIF: преобразование частоты и формирование луча, Протоколы SPIE 5341, май 2004 г., страницы 180–189.
  21. ^ Бибо, Камилла; Пол Дж. Вегнер, Рут Хоули-Феддер (1 июня 2006 г.). "УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ИСТОЧНИКИ: Самый большой в мире лазер для генерации мощных ультрафиолетовых лучей ". Laser Focus World. Проверено 7 мая, 2008.
  22. ^ а б Проект NIF установил рекорд производительности лазеров В архиве 2010-05-28 на Wayback Machine, Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, 5 июня 2003 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  23. ^ J.D. Lindl et al., Физические основы воспламенения с использованием целей непрямого действия на Национальном заводе по зажиганию, Физика плазмы. 11, February 2004, page 339. Проверено 7 мая 2008 г.
  24. ^ а б Suter, L .; Дж. Ротенберг, Д. Манро и др. "Возможность получения капсул NIF с высоким выходом / высоким коэффициентом усиления ", Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, 6 декабря 1999 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  25. ^ Ураган, О. А .; Каллахан, Д. А .; Кейси, Д. Т .; Dewald, E. L .; Dittrich, T. R .; Döppner, T .; Barrios Garcia, M.A .; Hinkel, D.E .; Берзак Хопкинс, Л. Ф .; Kervin, P .; Kline, J. L .; Папе, С. Ле; Ma, T .; MacPhee, A.G .; Милович, Дж. Л .; Муди, Дж .; Pak, A.E .; Patel, P.K .; Парк, Х.-С .; Remington, B.A .; Роби, Х. Ф .; Salmonson, J.D .; Springer, P.T .; Tommasini, R .; Бенедетти, Л. Р .; Caggiano, J. A .; Celliers, P .; Cerjan, C .; Dylla-Spears, R .; Edgell, D .; Эдвардс, М. Дж .; Fittinghoff, D .; Grim, G.P .; Guler, N .; Идзуми, N .; Frenje, J. A .; Гату Джонсон, М .; Haan, S .; Хатарик, Р .; Herrmann, H .; Хан, С .; Knauer, J .; Kozioziemski, B.J .; Kritcher, A. L .; Кирала, Г .; Maclaren, S.A .; Merrill, F.E .; Michel, P .; Ralph, J .; Ross, J. S .; Rygg, J. R .; Schneider, M. B .; Спирс, Б.К .; Widmann, K .; Йеманс, К. Б. (май 2014 г.). «Кампания по взрыву с высоты птичьего полета на Национальном объекте зажигания». Физика плазмы. 21 (5): 056314. Bibcode:2014ФПЛ ... 21э6314Н. Дои:10.1063/1.4874330.
  26. ^ а б Линдл, Джон "Программа NIF Ignition Physics "Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, 24 сентября 2005 г." Проверено 7 мая 2008 г. В архиве 15 января 2006 г. Wayback Machine
  27. ^ М. Тобин и др., Основы проектирования целевой области и производительность системы для NIF, Американское ядерное общество, июнь 1994 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  28. ^ Пейн, Стивен; Маршалл, Кристофер (сентябрь 1996). «Использование лазеров за пределами НИФ». Обзор науки и технологий.
  29. ^ Wilson, Douglas C .; Брэдли, Пол А .; Hoffman, Nelson M .; Свенсон, Фриц Дж .; Смитерман, Дэвид П .; Chrien, Роберт Э .; Margevicius, Роберт В .; Thoma, D. J .; Форман, Ларри Р .; Хоффер, Джеймс К .; Гольдман, С. Роберт; Caldwell, Stephen E .; Dittrich, Thomas R .; Хаан, Стивен У .; Маринак, Майкл М .; Поллейн, Стивен М .; Санчес, Хорхе Дж. (Май 1998 г.). «Разработка и преимущества бериллиевых капсул для национального зажигательного комплекса». Физика плазмы. 5 (5): 1953–1959. Bibcode:1998PhPl .... 5,1953 Вт. Дои:10.1063/1.872865.
  30. ^ Решение поставленной задачи В архиве 2008-11-15 на Wayback Machine, Science & Technology Review, июль / август 2007 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  31. ^ С. В. Вебер и др., Гидродинамическая стабильность капсул с прямым приводом NIF, СМЕШАННАЯ сессия, 08 ноября. Проверено 7 мая, 2008.
  32. ^ а б Yaakobi, B .; Р. Л. МакКрори, С. Скупски и др. Polar Direct Drive - зажигание при 1 МДж, LLE Review, Том 104, сентябрь 2005 г., стр. 186–8. Проверено 7 мая, 2008 г. В архиве 2 января 2007 г. Wayback Machine
  33. ^ Правда, М. А .; Дж. Р. Олбриттон и Э. А. Уильямс "Мишень Сатурна для полярного прямого привода на национальном заводе зажигания, Обзор LLE, Vol. 102, январь – март 2005 г., стр. 61–6. Проверено 7 мая, 2008. В архиве 29 августа 2008 г. Wayback Machine
  34. ^ а б c d Джон Наколлс, «Первые шаги на пути к инерционной термоядерной энергии (IFE)», LLNL, 12 июня 1998 г.
  35. ^ «Перевести килотонны в мегаджоули», Юнит-жонглер
  36. ^ Nuckolls et al., Лазерное сжатие вещества до сверхвысокой плотности: термоядерные (CTR) приложения, Природа Vol. 239, 1972, с. 129
  37. ^ Джон Линдл, Лекция, посвященная медали Эдварда Теллера: эволюция к непрямому приводу и два десятилетия прогресса на пути к воспламенению и горению ICF, 11-й международный семинар по взаимодействию с лазерами и связанным с ними плазменным явлениям, декабрь 1994 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  38. ^ а б МакКинзи, Мэтью; Пейн, Кристофер. Когда экспертная оценка терпит неудачу (Технический отчет). NDRC.
  39. ^ а б c d Броуд, Уильям (21 марта 1988 г.). «Секретный прогресс в области ядерного синтеза вызывает споры среди ученых». Нью-Йорк Таймс.
  40. ^ Джон Линдл, «Стратегия определения требований к драйверам для имплозий ICF с высоким коэффициентом усиления с использованием гидродинамически эквивалентных капсул на лазере Nova», Отчет о годовой программе Laser, 1981, Лаборатория Лоуренса Ливермора, Ливермор, Калифорния, UCRL-50055-80 / 81, стр. 2-29-2-57 (не опубликовано)
  41. ^ «Лазерное продвижение среди плюсов и минусов термоядерного синтеза Министерства энергетики», Бесплатная онлайн-библиотека, 1988 г.
  42. ^ Джон Линдл, Робер МакКрори и Майкл Кэмпбелл, "Прогресс в направлении воспламенения и распространения горения в термоядерном синтезе с инерционным удержанием", Физика сегодня, Сентябрь 1992 г., стр. 32-40.
  43. ^ "Раздоры между теоретиками-соперниками создают план лаборатории горячего синтеза". Ученый.
  44. ^ Филипп Шеве и Бен Штайн, «Объявление статьи о термоядерном синтезе с инерционным удержанием (ICF)», Новости физики, 25 октября 1995 г.
  45. ^ Сторм, Э. (1988-09-28). "Информационный мост: Научно-техническая информация Министерства энергетики - при поддержке OSTI" (PDF). osti.gov.
  46. ^ Джон Линдл, Развитие подхода с косвенным приводом к термоядерному синтезу с инерционным удержанием и основы физики мишени для зажигания и усиления, Physics of Plasmas Vol. 2, № 11, ноябрь 1995 г .; стр. 3933–4024
  47. ^ Обзор программы термоядерного синтеза с инерционным удержанием Министерства энергетики, Заключительный отчет, Национальная академия наук
  48. ^ а б c Обновление Nova - предлагаемая установка ICF для демонстрации зажигания и усиления, Программа ICF Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, июль 1992 г.
  49. ^ Тобин, М.Т. и все остальные, Целевая область для улучшения Новы: содержащая возгорание и не только, Fusion Engineering, 1991, стр. 650–655. Проверено 7 мая, 2008.
  50. ^ Уильям Брод, Обширный лазерный план будет способствовать дальнейшему синтезу и сохранить экспертов по бомбам, New York Times, 21 июня 1994 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  51. ^ Письмо Чарльза Кертиса, заместителя министра энергетики, 15 июня 1995 г.
  52. ^ 1.9 Стоимость (NIF CDR, Глава 9)
  53. ^ "Дорогой термоядерный лазер Ливермора не полетит, говорят ученые", Albuquerque Tribune, 29 мая 1997 г., стр. 1
  54. ^ Л. Спон, "Противники NIF цитируют критику лазера в судебном процессе", Albuquerque Tribune, 13 июня 1997 г., с. A15.
  55. ^ Заявление д-ра Виктора Рейса, помощника министра обороны Министерства энергетики, перед комитетом Сената по вооруженным силам, 19 марта 1997 г. (получено 13 июля 2012 г. из http://www.lanl.gov/orgs/pa/Director/reisSASC97.html )
  56. ^ Заявление Федерико Пенья, секретаря Министерства энергетики США, перед Комитетом по вооруженным силам Сената США, 26 марта 1998 г. (получено 13 июля 2012 г. из «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2011-02-05. Получено 2012-07-13.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) )
  57. ^ Boyes, J .; Boyer, W .; Chael, J .; Повар, Д .; Cook, W .; Дауни, Т .; Hands, J .; Harjes, C .; Leeper, R .; McKay, P .; Micano, P .; Olson, R .; Porter, J .; Quintenz, J .; Робертс, В .; Savage, M .; Simpson, W .; Сет, А .; Smith, R .; Ваврик, М .; Уилсон, М. (31 августа 2012 г.). "Информационный мост: Научно-техническая информация Министерства энергетики - при поддержке OSTI" (PDF). Osti.gov. Получено 2012-10-08. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  58. ^ «Национальная кампания по зажиганию: участники, NIF и фотонная наука». Lasers.llnl.gov. Архивировано из оригинал на 2012-10-17. Получено 2012-10-08.
  59. ^ Дж. А. Хорват, Сборка и обслуживание полномасштабных усилителей NIF в лаборатории прототипов усилительных модулей (AMPLAB), Третья ежегодная международная конференция по твердотельным лазерам для применения (SSLA) в термоядерном синтезе с инерционным удержанием (ICF), 16 июля 1998 г.
  60. ^ «Мультимедиа: фотогалерея, НИФ и фотонная наука». Lasers.llnl.gov. 1997-05-29. Архивировано из оригинал на 2012-07-24. Получено 2012-10-08.
  61. ^ а б c d НАЦИОНАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАЖИГАНИЯ, сбои в управлении и надзоре привели к значительному перерасходу средств и задержкам графика, GAO, август 2000 г.
  62. ^ Говард Т. Пауэлл и Ричард Х. Савицкий, Сохранение цели разработки лазеров для национального центра зажигания, S&TR, март 1998. Проверено 7 мая 2008 г.
  63. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-07-26. Получено 2012-09-06.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  64. ^ "Образование: Fusion Fun: NIFFY, NIF и наука о фотонах". Lasers.llnl.gov. Архивировано из оригинал на 2013-01-25. Получено 2012-10-08.
  65. ^ Осолин, Чарльз. «Использование силы света». Инновация Америка. Получено 2012-10-08.
  66. ^ "Национальный центр зажигания: семь чудес NIF, NIF и науки о фотонах". Lasers.llnl.gov. Архивировано из оригинал на 2012-10-17. Получено 2012-10-08.
  67. ^ а б Джеймс Гланц, Лазерный проект задерживается и превышает бюджет, New York Times, 19 августа 2000 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  68. ^ Промежуточный отчет целевой группы по лазерным системам национальных объектов зажигания, Секретарь консультативного совета по энергетике, 10 января 2000 г. Проверено 7 мая 2008 г. В архиве 29 июня 2007 г. Wayback Machine
  69. ^ В отчете GAO приводится новая оценка стоимости NIF, FYI, Американский институт физики, номер 101: 30 августа 2000 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  70. ^ Ян Хоффман, Под вопросом оборудование для ядерных испытаний, Группа МедиаНьюс,
  71. ^ Новые сметы затрат и графиков строительства национального центра зажигания, FYI: Бюллетень API новостей научной политики, Американский институт физики. Проверено 7 мая, 2008.
  72. ^ Подробнее о новой стоимости и расписании NIF, FYI, Американский институт физики, номер 65, 15 июня 2000 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  73. ^ Изменения в управлении LLNL, Fusion Power Associates, 10 сентября 1999 г., http://aries.ucsd.edu/FPA/ARC99/fpn99-43.shtml (получено 13 июля 2012 г.)
  74. ^ Расследование Кэмпбелла вызывает изменения в управлении Ливермором, Отчет Fusion Power, 1 сентября 1999 г. http://www.thefreelibrary.com/Campbell+Investigation+Triggers+Livermore+Management+Changes.-a063375944 (получено 13 июля 2012 г.)
  75. ^ «Национальная установка зажигания стала лауреатом престижной премии« Проект года 2010 »». llnl.gov. Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. 11 октября 2010 г.
  76. ^ NIF зажигание, Программа JASON, 29 июня 2005 г.
  77. ^ Самый большой в мире лазер набирает обороты В архиве 2010-05-27 на Wayback Machine, Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, 21 ноября 2007 г. Проверено 7 мая 2008 г.
  78. ^ Хиршфельд, Боб (30 января 2009 г.). «Последний из 6206 модулей, установленных в НИФ». Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинал на 2011-07-18. Получено 2009-04-03.
  79. ^ «Статус проекта февраль 2009 г.». Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. 2009-02-26. Архивировано из оригинал на 2010-05-28. Получено 2009-03-11.
  80. ^ Сивер, Линда; Хиршфельд, Боб (2009-03-06). «Будущее NIF загорается 192-лучевым выстрелом». Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинал на 2010-05-28. Получено 2009-04-03.
  81. ^ «НИФ преодолевает мегаджоульный барьер». Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. 2009-03-13. Архивировано из оригинал на 2010-05-27. Получено 2009-04-03.
  82. ^ а б Джейсон Палмер (28 января 2010 г.). «Результаты испытаний лазерного термоядерного синтеза вселяют надежды в энергетике». Новости BBC. Получено 2010-01-28.
  83. ^ а б c «Первоначальные эксперименты NIF соответствуют требованиям для зажигания плавлением». Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. 2010-01-28. Архивировано из оригинал на 2010-05-27. Получено 2010-01-28.
  84. ^ а б Буллис, Кевин (28 января 2010 г.). «Ученые преодолевают препятствия на пути к синтезу». Обзор технологий. Получено 2010-01-29.
  85. ^ «Продолжение выстрелов в центр прицельной камеры». Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. Июнь 2010. Архивировано с оригинал на 2011-07-18. Получено 2010-08-03.
  86. ^ Мойер, Майкл (март 2010). «Ложный рассвет Фьюжна». Scientific American. С. 50–57.
  87. ^ Эжени Самуэль Райх (18 октября 2010 г.). "Суперлазер стреляет холостым". Scientific American. Получено 2010-10-02.
  88. ^ а б c Дэвид Крамер, «NIF преодолевает некоторые проблемы, получает неоднозначную оценку от своего надзирателя Министерства энергетики», Физика сегодня, 21 апреля 2011 г. В архиве 30 апреля 2011 г. Wayback Machine
  89. ^ «Информационный бюллетень Photons & Fusion - май 2014 г.». Новости Национального центра по зажиганию и науки о фотонах - Архив - Информационный бюллетень по фотонам и термоядерным реакциям. Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Май 2014 г.. Получено 2015-04-16.
  90. ^ Команда NIC запускает кампанию по точной настройке (май 2011 г.). «Управление запасами и эксперименты с Diamond EOS». Статус проекта - 2011 (май). Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинал на 2011-10-03. Получено 2011-06-22.
  91. ^ SPIE Europe Ltd. «PW 2012: термоядерный лазер на пути к 2012 году». Optics.org. Получено 2012-10-08.
  92. ^ Эрик Хэнд (7 марта 2012 г.). «Лазерный синтез приближается к решающей вехе». Природа. 483 (7388): 133–134. Bibcode:2012Натура.483..133H. Дои:10.1038 / 483133a. PMID  22398531.
  93. ^ «Рекордный лазерный импульс вселяет надежды на термоядерную энергию». 22 марта 2012 г.. Получено 2012-03-22.
  94. ^ «Самый мощный в мире лазер излучает самую мощную лазерную вспышку в истории».
  95. ^ а б c d «Внешний обзор национальной кампании по возгоранию» (PDF). Принстонская лаборатория физики плазмы.
  96. ^ Crandall 2012, п. 5.
  97. ^ Уильям Дж. Броуд (30 сентября 2012 г.). «Пока безрезультатный, проект Fusion столкнулся с экономным конгрессом». Нью-Йорк Таймс.
  98. ^ «Есть ли место для вечного обещания синтеза при ограниченном бюджете на исследования?». Блог New York Times Dot-Earth. 18 октября 2012 г.
  99. ^ Хэтчер, Майк (8 октября 2012 г.). «NIF реагирует на истечение крайнего срока fusion». optics.org.
  100. ^ Дэвид Перлман (17 августа 2012 г.). "Беды Ливерморской лаборатории зажигания". SFGate. Получено 2012-10-08.
  101. ^ "Superlaser zündet nicht - Experimente am NIF lauren nicht so glatt die | Forschung Aktuell | Deutschlandfunk". Dradio.de. 2012-08-21. Получено 2012-10-08.
  102. ^ Брамфил, Джефф (7 ноября 2012 г.). «Самая мощная лазерная установка в мире переключает внимание на боеголовки». Scientific American.
  103. ^ "От редакции: Замок зажигания". Природа. 491 (7423): 159. 7 ноября 2012 г. Дои:10.1038 / 491159a. PMID  23139940.
  104. ^ а б Крамер, Дэвид (апрель 2014 г.). "Ливермор Конец ЖИЗНИ". Физика сегодня. 67 (4): 26–27. Bibcode:2014ФТ .... 67Р..26К. Дои:10.1063 / PT.3.2344. S2CID  178876869.
  105. ^ «Эксперимент по лазерному синтезу дает рекордную энергию в Национальном центре зажигания Лоуренса Ливермора». Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. 2013-08-26. Получено 2017-05-26.
  106. ^ «Веху ядерного синтеза прошли в лаборатории США». Британская радиовещательная корпорация. 2013-10-07. Получено 2013-10-07.
  107. ^ Клери, Дэниел (10 октября 2013 г.). «Прорыв Fusion» в NIF? Э, не совсем ». ScienceInsider.
  108. ^ а б Мид, Дейл (11 октября 2013 г.). «Научная безубыточность для термоядерной энергии» (PDF).
  109. ^ Хехт, Джефф (9 октября 2013 г.). «Прогресс в НИФ, но без« прорыва »'". LaserFocusWorld.
  110. ^ Le Pape, S .; Берзак Хопкинс, Л. Ф .; Дивол, Л .; Pak, A .; Dewald, E. L .; Bhandarkar, S .; Bennedetti, L.R .; Bunn, T .; Biener, J .; Crippen, J .; Кейси, Д.; Edgell, D .; Фиттингофф, Д. Н .; Гату-Джонсон, М .; Goyon, C .; Haan, S .; Хатарик, Р .; Havre, M .; Хо, Д. Д-М .; Идзуми, N .; Jaquez, J .; Хан, С. Ф .; Кирала, Г. А .; Ma, T .; Mackinnon, A.J .; MacPhee, A.G .; MacGowan, B.J .; Meezan, N.B .; Милович, Дж .; Millot, M .; Michel, P .; Nagel, S. R .; Никроо, А .; Patel, P .; Ralph, J .; Ross, J. S .; Rice, N.G ​​.; Строцци, Д .; Stadermann, M .; Волегов, П .; Yeamans, C .; Вебер, С .; Wild, C .; Callahan, D .; Ураган, О. А. (14 июня 2018 г.). «Выход энергии термоядерного синтеза, превышающий кинетическую энергию взрывающейся оболочки в национальном центре зажигания». Письма с физическими проверками. 120 (24): 245003. Bibcode:2018ПхРвЛ.120х5003Л. Дои:10.1103 / PhysRevLett.120.245003. HDL:1721.1/116411. PMID  29956968.
  111. ^ Томас, Джереми (30 января 2014 г.). «Несмотря на возражения, Ливерморская лаборатория запустит самый большой в мире лазер на плутонии». Contra Cost Times.
  112. ^ а б Томас, Джереми (12 декабря 2014 г.). «Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса проведет испытания плутония с помощью лазера NIF». Новости Сан-Хосе Меркьюри.
  113. ^ Гарберсон, Джефф (19 декабря 2014 г.). «Плутониевые эксперименты ожидаются на национальном зажигательном объекте». Независимый. Ливермор.
  114. ^ Штольц, Кристофер Дж. (2007). «Национальная система зажигания: самая большая в мире оптическая система». Ин Ван, Юнтянь; Чуди, Тео Т; Роллан, Янник П.; Тацуно, Кимио (ред.). Оптический дизайн и тестирование III. 6834. п. 683402. Bibcode:2008SPIE.6834E ... 1S. Дои:10.1117/12.773365. S2CID  54039743.
  115. ^ «Лазеры NIF продолжают стрелять с рекордной скоростью». LLNL.
  116. ^ "HiPER". LMF Project. 2009 г.. Получено 2010-06-02.
  117. ^ "HiPER". HiPER Project. 2009 г.. Получено 2009-05-29.
  118. ^ «Сухие эксперименты подтверждают ключевой аспект концепции ядерного синтеза: научная« безубыточность »или лучше - ближайшая цель». Получено 24 сентября 2012.
  119. ^ «Лазер высокой мощности Shenguang-Ⅱ». Китайская Академия Наук. Получено 2014-06-12.
  120. ^ Епископ, Брианна. «National Ignition Facility» является фоном для «Звездного пути: В темноту»"". Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. Получено 19 ноября 2015.

внешняя ссылка

Координаты: 37 ° 41′27 ″ с.ш. 121 ° 42′02 ″ з.д. / 37.690859 ° с.ш.121.700556 ° з.д. / 37.690859; -121.700556