Кислицын А.А.

Физика атома, атомного ядра и элементарных

частиц

50.(1). Инерционное удержание

плазмы. Лазерный термоядерный

синтез. Пузырьковый термоядерный

синтез. Мюонный катализ.

Основные направления работ по УТС

В настоящее время считаются возможными

3 пути решения проблемы УТС:

1.Магнитное удержание плазмы (магнитные

ловушки, токамаки, стеллараторы).

2.Инерционное удержание плазмы

(лазерный УТС, пузырьковый УТС). 3.Мюонный катализ

Инерционное удержание плазмы

Второй возможный путь достижения УТС заключа-

ется в быстром нагревании малых объемов кон- денсированного вещества. Согласно критерию Ло- усона, при плотности 5·1022см-3 (плотность заморо- женной d-t смеси) достаточно удерживать плазму в течение времени 2·10-9сек, что сравнимо с дли- тельностью импульсов современных лазеров.

Схема лазерного УТС: одновременное облучение со всех сторон мишени из замороженной d-t смеси мощными лазерными импульсами.

Установка «Искра-5» (Россия, ВНИИЭФ) имеет 12 лазерных каналов с общей энергией излучения 30 кДж. Мишень: d-t смесь в виде льда при температуре 14К в многослойной обо- лочке: внутренние слои предохраняют от перегрева, внеш- ние при испарении создают реактивный импульс, сжимающий мишень.

ПУЗЫРЬКОВЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ

Инициирование сферической ударной волны на сходящейся межфазной границе

Фокусировка сферической волны в центре пузырька

Сферическая волна после отражения от центра пузырька

Мюонный катализ

Мюон (мю-мезон) имеет массу покоя, примерно в

200 раз больше, чем масса электрона, и время жизни 2.2 миллисекунды. По остальным свойст-

вам он аналогичен электрону и может заменить его в атомной оболочке, образовав мезоатом. Ра- диус орбиты мюона примерно в 200 раз меньше

радиуса орбиты электрона, т.е. мезоатом пример-

но в 200 раз меньше, чем обычный атом. Т.к. ме- зоатом электрически нейтрален, он может при- близиться к ядру обычного атома на расстояние,

при котором произойдет реакция синтеза, и для этого нет необходимости нагревать газ до высо-

ких температур.

Если реакция синтеза произойдет до распада мю- она, то этот мюон может успеть инициировать 2- ю, 3-ю и т.д. реакции, играя роль катализатора.

Проблема в короткой жизни мюона. Т.к. масса мюона примерно 106 Мэв, а в каждой реакции синтеза выделяется примерно 17 Мэв энергии, то для компенсации энергетических затрат на образование мюона за время своей жизни 2.2мс мюон должен инициировать в среднем не менее

7 таких реакций (а с учетом неизбежных потерь энергии - более 10).

Теоретически это возможно, и предварительные

эксперименты это подтверждают. Проблема мю-

онного катализа находится на стадии научного обсуждения.