Фізики представили новий тип термоядерного реакторного двигуна

Схема отримання альфа-частинок в результаті лазерного впливу на композит з металевої фольги і борної плівки. фото NASA

Технологію представив фізик Джон Чепмен з Дослідницького центру НАСА Ленглі на симпозіумі з керованого термоядерного синтезу SOFE 2011, який завершився вчора в Чикаго ( США ).

Термоядерну реакцію повинен ініціювати комерційно доступний лазер, який використовується в лабораторних експериментах. За допомогою техніки посилення чірпірованних імпульсів (CPA) щільність його потоку випромінювання підвищиться приблизно до 2 × 1018 Вт / см², частота буде досягати 75 МГц, а довжина хвилі складе 1-10 мікрон.

Лазер буде впливати на двошаровий елемент діаметром близько 20 см. Перший шар, що складається з провідної металевої фольги товщиною від 5 до 10 мікрон, служить прискорювачем протонів, які потрапляють на другий шар - плівку з бору-11. Коли протони, енергія яких складає близько 163 тис. Електрон-вольт, стикаються з ядром бору, формується ядро вуглецю. Воно тут же розпадається на альфа-частинку (гелій-4) і ядро берилію, а останнє, в свою чергу, утворює ще дві альфа-частинки.

Сумарна енергія трьох альфа-частинок становить 8,7 млн електрон-вольт. Електромагнітні сили відправляють їх в ту ж сторону, куди спрямований лазерний промінь, і вони в підсумку вилітають з сопла двигуна, забезпечуючи тягу.

Кожен лазерний імпульс вивільняє близько 100 тис. Альфа-частинок. Зрозуміло, не всі вони вийдуть з сопла, але навіть при 50-відсоткової ефективності 40 мг борного палива дадуть гігаджоуль енергії, свідчать розрахунки пана Чепмена.

Головною перевагою цієї схеми перед іншими керованими термоядерними реакціями, які теоретично можуть застосовуватися в ракетних двигунах, є її анейтронний характер. Це означає, що на частку нейтронів доводиться не більше 1% від загального обсягу енергії, що вивільняється, тоді як в інших випадках (наприклад, при реакції дейтерій + тритій) нейтронна радіація може становити до 80%. Таким чином, відпадає необхідність в захисті від іонізуючого випромінювання і системах перетворення кінетичної енергії нейтронів в теплову енергію.

Як визнає сам автор технології, до її реалізації на практиці хоча б в стінах лабораторії (не кажучи вже про випробування такого двигуна в космосі) чекати доведеться як мінімум десятиліття.

Підготовлено за матеріалами IEEE Spectrum.

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram