ЛА́ЗЕР С Я́ДЕРНОЙ НАКА́ЧКОЙ

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).

Схема ячейки газового ЛЯН с накачкой осколками деления урана: 1 – лазерный канал; 2 – оптический резонатор; 3 – тонкостенная металлическая труба; 4 – урановое покрытие; 5 &ndas...

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.