ЛА́ЗЕР С Я́ДЕРНОЙ НАКА́ЧКОЙ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ЛА́ЗЕР С Я́ДЕРНОЙ НАКА́ЧКОЙ (ЛЯН), устройство, в котором энергия продуктов ядерной реакции непосредственно преобразуется в энергию лазерного излучения. При торможении продуктов ядерной реакции в активной среде происходит возбуждение и ионизация её атомов, т. е. образуется ядерно-возбуждаемая плазма, в которой реализуется инверсная населённость уровней её компонентов и за счёт вынужденных переходов и при наличии обратной связи происходит генерация излучения.
Эффективность активной среды характеризуется коэф. преобразования, определяемым как отношение энергии лазерного излучения к вложенной в среду энергии продуктов ядерной реакции. Известно около трёх десятков активных сред (преим. газовых), при ядерной накачке которых получена лазерная генерация в видимой и ИК-областях спектра. Макс. коэф. преобразования составляет ок. 2–3% (смесь Ar–Xe, длина волны λ=1,73 мкм).
Наиболее эффективной ядерной реакцией для накачки ЛЯН является цепная реакция деления ядер урана нейтронами. Схема одного из вариантов ячейки газового лазера с накачкой осколками деления урана (лазерного канала, ЛК) приведена на рисунке. В тонкой металлич. трубе с урановым покрытием находится газовая активная среда. Тепловые нейтроны вызывают деление ядер 235U в покрытии. Часть осколков деления при торможении во внутр. объёме ЛК создаёт ядерно-возбуждаемую плазму, в которой, как и в традиц. лазерах, инверсия населённостей приводит к генерации излучения. Для одного ЛК достигнутые на 2008 значения пиковой мощности и энергии в импульсе лазерного излучения составляют ок. 50 кВт и 25 Дж соответственно (смесь He–Ar–Xe, λ=2,03 мкм). Лазер на одном канале применяется лишь в науч. исследованиях.
ЛЯН, в котором используется не один ЛК, а их сборка с эффективным коэф. размножения нейтронов, близким к единице или равным ей, называют соответственно импульсной лазерной системой с накачкой от ядерного реактора или квазинепрерывным реактором-лазером. Достоинствами таких установок являются огромная энергоёмкость, компактность, автономность ядерного реактора как источника накачки, возможность накачки практически неограниченных объёмов активных сред благодаря высокой проникающей способности нейтронов в размножающих системах. Это открывает перспективу развития нового направления использования ядерной энергии – ядерно-лазерной энергетики.