Комментарии 28
Да, желательно, только не предварительно, а одновременно ))
Пытаются, у них есть например такая идея: дополнительно подсветить вовнутрь таблетки аттосекундным, еще более мощным и точно сфокусированным импульсом для подогрева. Не знаю, пробовали ли они это, но вряд ли поможет. Схема порочная изначально.
То, откуда именно берётся это тепло, значения не имеет. В термоядерной боеголовке источник тепла в первой ступени так и вовсе не фотонное излучение, а быстрые тяжёлые ионы (осколки деления). Это никак не мешает первой ступени «зажигать» вторую. Соответственно, то, что в NIF «первая ступень» греется ультрафиолетовым лазером, не оказывает вообще никакого влияния на результат.
У них проблема в том, что тот самый hohlraum даже близко не сферически-симметричный. А от того и облучает центральную мишень он несимметрично. Наши физики используют сферический hohlraum и получают близкие к NIF результаты при решительно меньшей мощности лазеров. На NIF всё изначально под цилиндрический hohlraum заточено, сферический так просто не поставить: либо не вся мощность лазеров будет задействована, либо установку надо сильно переделывать.
Так там же плазменный слой, который равномерно греет. Если нет, то Энивэй, двумя лазерами равномерно шарик не согреть
А лазеров там 192.
Вы в корне ошибаетесь насчет источника тепла от первой ступени в бомбе. Неужели не слышали такого термина, как "радиационная имплозия"? В этом же вся суть "супербомбы"! Можете в этой статье почитать, если интересно http://extremal-mechanics.org/archives/695.
Тепловое излучение изотропно и однородно в состоянии термодинамического равновесия, поэтому форма hohlraum-а никакой роли не играет. Проблема не в том, о чем Вы пишите.
Возьмите плоский лист. Измерьте полную мощность излучения от этого листа перпендикулярно его плоскости. А теперь — с торца… Что у нас будет с торца? Правильно — почти ничего (чем тоньше лист — тем меньше).
Мощность одинакова во всех направлениях в пересчёте на единицу площади проекции тела в этом направлении. Но сама площадь проекции ещё как может меняться, поэтому все тела с формой, отличной от сферы, излучают разную мощность в разных направлениях.
Начнем с того, что температура внутри хольраума после нагрева — не 100 млн.град., а всего 2-3 млн. (200-300 эВ).
Нагрев до 100 млн. достигается только в пузырьке газа в центре капсулы после сжатия.
Обеспечивается такой нагрев газа двумя эффектами:
1) Испаряющаяся стенка капсулы работает как ракета, ее скорость подчиняется формуле Циолковского, так что скорость стенок в конце сжатия в несколько раз больше скорости истечения испарившегося вещества.
2) Адиабатическое сжатие центрального газового объема. Стенка капсулы работает как поршень, сжимающий газ. А так как масса стенок много больше массы газа — температура достигается много больше, чем получилась бы, если бы мы просто перевели кинетическую энергию стенок в тепловую.
Масса зажегшегося газа в любом случае очень мала, так что чтобы получить значительный энергетический выход, необходимо, чтобы этот первичный взрыв зажег сверхсжатое вещество, получившееся из твердого DT, намороженного на внутренние стенки капсулы (масса твердого DT в капсуле в 1000 раз больше, чем газообразного). Чтобы обеспечить разогрев и зажигание твердого DT, нужно, чтобы количество энергии, получившейся при сгорании газообразного DT, превышала количество энергии, потраченной на сжатие газа, как минимум в 16 раз. На сегодняшний момент, удалось получить выделение энергии из газа всего в 2 раза больше, чем потрачено на сжатие, то есть на порядок меньше, чем нужно.
Этим и объясняется, почему результат по общему энергетическому выходу так не дотягивает до планировавшегося изначально — газообразный DT горит, но недостаточно для воспламенения твердого DT. В свою очередь, газообразный DT плохо горит из-за того, что при сжатии оболочка теряет свою сферическую симметрию из-за разнообразных неустойчивостей, и температура и давление газа после сжатия слегка не дотягивают до ожидавшихся.
Что касается вашего рассуждения, что абсолютно черное тело типа нельзя нагревать низкотемпературным излучением — оно не верно. Физическая модель абсолютно черного тела (в экспериментах с которой собственно и было открыто распределение Планка) — это ящик с маленькой дыркой. Какое бы мы излучение не запускали внутрь ящика через эту дырку — после нескольких десятков поглощений/испусканий стенками оно забудет свое исходное спектральное распределение и приобретет планковское. Так что для получения чернотельного излучения любой желаемой температуры внутри хольраума нужно два условия: 1) малость дырок для ввода излучения; 2) высокая фокусировка лазерных лучей, чтобы завести внутрь достаточное количество энергии. Длина волны лазерного излучения сказывается только косвенно — чем больше длина, тем из-за дифракции сложнее фокусировать лучи.
То же самое я могу сказать Вам. Причем Вы не только физику процесса не понимаете, но и физику вообще знаете плоховато, видимо. Или Вы просто не в курсе, что механизм нагрева капсулы подразумевает испускание рентгеновских лучей стенками камеры. А это возможно только при температуре поверхности в десятки миллионов К (ближе к 100). Значение 100 млн. я взял грубо приближенно, чтобы не копаться в данных о NIF, которые к тому же весьма скудны.
Максимум спектра излучения чёрного тела будет ниже 10 нм уже при температуре всего 300 000 К, а при 3 000 000 К на излучение, отличное от рентгеновского, приходится совершено мизерная доля мощности.
Вообще, любезный antigigdrogen, критикуемые статьи желательно внимательно читать. Я не утверждаю, что температура в hohlraum-e равна 100 млн. К. Речь всюду идет о температуре излучения, т.е., по сути о температуре поверхности стенок. В самой камере вакуум (по крайней мере вначале), поэтому о температуре можно говорить только в этом смысле (температура излучения).
По поводу абляции и имплозии я для чего писал? Чтобы Вы с умным видом объясняли мне, что от абляции имеет место реактивное сжатие капсулы? Расскажите это на сайте "Популярная механика", там Вашу эрудицию оценят.
Идею использовать для разогрева поверхности капсулы рентгеновское излучение от стенок hohlraum-а не я придумал вообще-то, а теоретики проекта NIF. Очевидно, что они исходили из аналогии с термоядерной бомбой. На этом основана моя версия того, почему этот метод не работает.
Далее, я не утверждал, что черное тело в принципе нельзя нагреть низкотемпературным излучением. Почитайте внимательно еще раз, что именно я утверждал.
Еще о температуре стенок капсулы. Как раз идея о том, что их нужно нагреть рентгеновскими фотонами до 100 млн. К, является весьма естественной. Вы же сами утверждаете, что нужен начальный взрыв газообразного DT. Для этого его нужно нагреть. Адиабатическое сжатие не очень хорошо работает, на самом деле, т.к. мешают внутренние неоднородности. Именно поэтому в бомбе, насколько можно судить по открытой, хотя и официально неподтвержденной информации о ее дизайне, для подогрева изнутри используется "свеча зажигания" из делящегося материала (урана-235 возможно). Здесь же, по-видимому, рассчитывали подогреть топливо снаружи.
Если же я ошибаюсь с температурой, а теоретики NIF собирались использовать излучение с температурой 2 — 3 млн. К, как вы утверждаете, то почему оно называется рентгеновским? Тогда уж нужно говорить о мягком рентгеновском излучении. Допустим, что это так. Но и в этом случае все мои доводы остаются в силе. Снова имеем Планковский спектр излучения стенок при лазерном спектре поглощения в оптическом диапазоне. В этом и заключается противоречие.
Я же написал в конце, что статья может содержать формальные неточности, но суть ее верна. Вы же по сути ничего не возразили, прицепившись к температуре в 100 млн. К, чисто по формальному признаку, и начав с менторским тоном излагать банальности из СМИ. Просто читайте внимательно в следующий раз.
Черное тело, кстати, нельзя нагреть до любой температуры с помощью излучения с низкой температурой. Учите физику ))
Я вам излагал банальности из:
John D. Lindl et al. «The physics basis for ignition using indirect-drive targets on the National Ignition Facility», Physics of Plasmas (2004), vol.11, pp. 339-491.
А вы какими источниками информации пользовались?
> прицепившись к температуре в 100 млн. К, чисто по формальному признаку
Этот «чисто формальный признак» демонстрирует то, что ничего кроме СМИ вы по этой теме не читали, но считаете себя при этом в праве критиковать специалистов.
> Как раз идея о том, что их нужно нагреть рентгеновскими фотонами до 100 млн. К, является весьма естественной.
А для того, чтобы заполнить хольраум равновесным излучением с температурой 100 млн.К, потребуется в миллион раз больше энергии, чем для 3 млн. То есть вместо 2 МДж лазерного излучения потребуется 2 тераджоуля. И впрям, очень естественная идея, странно что никто так не делает…
> Здесь же, по-видимому, рассчитывали подогреть топливо снаружи.
Греть DT плазму рентгеновским излучением — совершенно бессмысленная затея, она для него прозрачна.
> в бомбе, насколько можно судить по открытой, хотя и официально неподтвержденной информации о ее дизайне, для подогрева изнутри используется «свеча зажигания» из делящегося материала
По открытой информации, в 70х годах в СССР были разработаны т.н. сверхчистые бомбы, основной заряд в которых представлял из себя просто баллон с сжатым до 400 атмосфер дейтерием. Реакции деления в этих бомбах использовались только в первичном заряде, да и тот был сверхнизкой мощности (ок. 0.1 килотонны). Дейтериевый же заряд выдавал до 150 кт.
> Черное тело, кстати, нельзя нагреть до любой температуры с помощью излучения с низкой температурой.
Несомненно, низкотемпературным излучением, если подразумевать под ним равновесное излучение, тело можно нагреть только до температуры этого самого излучения. А вот лазерным излучением с низкой энергией фотонов тело можно нагреть до любой температуры (ну если не брать совсем уж экстремальные случаи, когда от высокой напряженности электрического поля лазерного излучения наступает пробой вакуума). Потому как энтропия лазерного излучения равна нулю.
Внутри это небольшое помещение, плотно заставленное экспонатами и поясняющими проспектами. Особо понравилась золотая модель холраума в натуральный размер, с маленьким шариком мишени внутри. В музее даже присутствовали интерактивные экспонаты для детей.
Приятно, что ученые не забывают рассказывать о своей работе обычным людям, тем более если они работают за бюджетные деньги.
Статью уже вовсю репостят без указания авторства )) https://mirvokrug.blog/2017/11/20/%D0%BF%D0%BE%D1%87%D0%B5%D0%BC%D1%83-nif-%D0%BD%D0%B5-%D0%B7%D0%B0%D0%B6%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D0%B5%D1%82/
Фундаментальная наука тоже имеет место быть. Но и военная компонента есть конечно. Бомбы моделируют, а проверять коды как-то нужно. Но для моделирования бомб NIF как раз не годится в силу изложенного в статье.
Я вообще-то не отрицаю важность таких экспериментов, как NIF. Там побочные технологии отрабатываются кроме всего. И вообще лучше тратить деньги на такие установки, чем на чемпионаты мира по футболу, Олимпиады и прочую агит-проп дребедень (опять же, ничего не имею против спорта, ЧМ по футболу смотрю с удовольствием, вопрос лишь: сколько это стоит и за чей счет?).
Но в случае с NIF все же хотел бы отметить, на мой взгляд, нездоровую тенденцию современной физики: теоретическая поверхностность тесно соседствует с инженерной изобретательностью и дороговизной оборудования. Господа физики спешат ставить опыты раньше, чем успевают хорошо подумать. NIF — очень впечатляющий пример такой тенденции.
Это к сожалению не совсем так. Там давно пытаются сделать именно на радиационной имплозии сверчистые заряды. Понятно что Релэй-Тейлор, и т.д., но вдруг найдется дырочка. Это раз. Два — для публики лазерный термоядерный синтез (ЛТС), а на деле — просто достаточно сильный управляемый источник нейтронов. Вот и меряют всякие предельные режимы вещества, которые только при взрыве и образуются.
Почему NIF не зажигает?