Техника - молодёжи 1991-12, страница 10

сильнее «сопротивляется» этому индуктивность. А с увеличением геометрических размеров цепи ее индуктивность, при прочих равных условиях, растет. Поэтому при малой длительности лазерного импульса в кольце больших размеров ток вообще не успел бы возникнуть, а не то что достичь 50 тыс. А.

В то же время импульс тут обязательно должен быть очень коротким. Во-первых, только тогда/огромный ток не расплавляет кольцо, ибо за миллионные доли секунды оно просто не успевает нагреться. Во-вто-рых, при более длительном импульсе сверхмощное магнитное поле разорвало бы кольцо на куски. Но опять-таки, в данном случае механические напряжения даже не успевают возникнуть.

Значит, чтобы наш супермагнит работал, он буквально вынужден стать совсем маленьким. Взяв одно или несколько колец, подобных описанному, и объединив их с системой фокусировки лучей, создающих лазерную ЭДС, мы получим своего рода микротокамак — миниатюрный, весом всего в несколько граммов, источник импульсного магнитного поля огромной силы. При этом не нужно ни систем охлаждения, ни бандажей (механической защиты от разрыва).

Гибридная термоядерная установка начинает обретать реальные черты: мишень в ней можно нагревать лазерным лучом, а для удержания плазмы использовать магнит-

Рис. 5. Лазерная мишень с нанесенными кольцевыми проводящими дорожками для гибридного варианта термоядерного синтеза

ТЕРМОЯДЕРНАЯ МИШЕНЬ

ЛУЧИ ЛАЗЕРНОЙ ЭДС

„КОЛЬЦО" С ЛАЗЕРНОЙ ЭДС

ную ловушку типа микротокамака. Его сжимающее поле резко усилит спонтанные магнитные поля в самой плазме, действующие в том же направлении. Кстати, дополнительный эффект удержания возникнет и за счет так называемых пондеромотор-ных сил. Вещество, находящееся в неоднородном магнитном поле, они стремятся вытолкнуть в сторону меньшей напряженности. Поскольку здесь поле окружает мишень извне, эти силы будут направлены к ее центру.

С целью упрощения конструкции магнитные ловушки могли бы служить непосредственно оболочкой термоядерного топлива (тех же шариков тяжелого льда). Для этого можно собрать оболочку из металлических колец. А можно и нанести на нее проводящие кольцевые дорожки —замкнутые контуры тока (рис. 5).

Размер такой мишени, видимо, должен составлять около сантиметра. Поджигать ее можно и по классической схеме JITC, то есть с несколькими лучами. Надо только нацелить их так, чтобы они возбуждали ЭДС в каждом из проводящих колец. Внешнее сжимающее поле будет существовать до испарения проводящей оболочки — миллионные доли секунды. Это стадия электромагнитного сжатия. Далее оболочка превращается в лазерную корону, которая разлетается в стороны и порождает отдачу по направлению к центру. Это стадия взрывного сжатия.

Объединение лазерного нагрева плазмы и ее магнитного удержания, по мнению ряда специалистов, открывает хорошие перспективы решения проблемы управляемого термоядерного синтеза. По предварительным оценкам, в подобной установке вполне удастся обеспечить достаточную плотность и время существования плазмы для зажигания термоядерной реакции. Правда, реальные практические возможности такого гибридного метода еще только начали изучать в ведущих лабораториях мира.

Лучше проработана другая, более простая идея: непосредственно использовать эффект самосжатия плазмы за счет спонтанных магнитных полей (СМП) в различных модифицированных вариантах обычного JITC. В частности, в Японии широко поставлены опыты с термоядерными мишенями в тяжелых оболочках. Мишень помещают в сферу радиусом в несколько сантиметров из прочного и тяжелого металла, с отверстием для единственного лазерного луча. При попадании луча на мишень в ней возникают СМП, сжи-

ТЕРМОЯДЕРНАЯ МИШЕНЬ

СФЕРА ИЗ ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛА

Рис. б. Лазерная мишень в тяжелой металлической оболочке для использования эффекта самосжатия плазмы за счет спонтанных магнитных полей.

мающие плазму (рис. 6). Поскольку в зазоре между сферой и мишенью находится среда с очень малой теплопроводностью, оболочка из металла не испарится сразу, а просуществует какое-то время, удерживая вещество мишени от слишком быстрого разлета.

В заключение отметим, что открытие эффекта СМП и лазерной ЭДС — не только новый стимул развития работ по термоядерному синтезу. Источники сверхмощных импульсных магнитных полей и электрических токов можно использовать в качестве переключающих устройств ЭВМ и оптических компьютеров.

Дело в том, что некоторые вещества и материалы в сильном магнитном поле способны резко менять физические свойства, в частности, превращаться из изоляторов в проводники и полупроводнйки. К их числу принадлежат так называемые полуметаллы, например, сплав висмута с сурьмой.

Кроме того, элементы с лазерной ЭДС способны генерировать очень короткие —пикосекундные импульсы (это триллионные доли секунды), что очень важно для создания быстродействующих вычислительных устройств.

Поскольку подобные элементы имеют очень малое внутреннее сопротивление и вместе с тем огромную пиковую мощность, они также весьма перспективны в качестве источников магнитного поля в МГД-генераторах. Работая в импульсном режиме, соленоиды из колец с лазерной ЭДС способны создать недостижимые в других устройствах, рекордные по напряженности магнитные поля — несколько тыс. Тл.

И несомненно, это еще далеко не полный перечень возможных применений открытых в ИОФАНе эффектов.

8