Физики представили новый тип термоядерного реакторного двигателя
1-07-2011, 15:45. Разместил: озорник
Тягу образуют альфа-частицы, которые получаются в результате воздействия на изотоп бора мощных ультракоротких лазерных импульсов.
Технологию представил физик Джон Чепмен из Исследовательского центра НАСА Лэнгли на симпозиуме по управляемому термоядерному синтезу SOFE 2011, который завершился вчера в Чикаго (США).
| Схема получения альфа-частиц в результате лазерного воздействия на композит из металлической фольги и борной плёнки (здесь и ниже изображения NASA Langley Research Center). |
Термоядерную реакцию должен инициировать коммерчески доступный лазер, использующийся в лабораторных экспериментах. С помощью техники усиления чирпированных импульсов (CPA) плотность его потока излучения повысится примерно до 2×1018 Вт/см², частота будет достигать 75 МГц, а длина волны составит 1–10 микрон.
Лазер будет воздействовать на двухслойный элемент диаметром около 20 см. Первый слой, состоящий из проводящей металлической фольги толщиной от 5 до 10 микрон, служит ускорителем протонов, которые попадают на второй слой — плёнку из бора-11. Когда протоны, энергия которых составляет примерно 163 тыс. электрон-вольт, сталкиваются с ядром бора, формируется ядро углерода. Оно тут же распадается на альфа-частицу (гелий-4) и ядро бериллия, а последнее в свою очередь образует ещё две альфа-частицы.
Реакция термоядерного синтеза.
Суммарная энергия трёх альфа-частиц составляет 8,7 млн электрон-вольт. Электромагнитные силы отправляют их в ту же сторону, куда направлен лазерный луч, и они в итоге вылетают из сопла двигателя, обеспечивая тягу.
Каждый лазерный импульс высвобождает около 100 тыс. альфа-частиц. Разумеется, не все они выйдут из сопла, но даже при 50-процентной эффективности 40 мг борного топлива дадут гигаджоуль энергии, свидетельствуют расчёты г-на Чепмена.
Главным преимуществом этой схемы перед другими управляемыми термоядерными реакциями, которые теоретически могут применяться в ракетных двигателях, является её анейтронный характер. Это значит, что на долю нейтронов приходится не более 1% от общего объёма высвобождаемой энергии, тогда как в других случаях (например, при реакции дейтерий + тритий) нейтронная радиация может составлять до 80%. Таким образом, отпадает необходимость в защите от ионизирующего излучения и системах преобразования кинетической энергии нейтронов в тепловую энергию.
Звучит это, конечно, красиво, но, как признаёт сам автор технологии, до её реализации на практике хотя бы в стенах лаборатории (не говоря уже об испытаниях такого двигателя в космосе) нас отделяет как минимум десятилетие.
Подготовлено по материалам IEEE Spectrum.
Вернуться назад