Инжекционная доставка криогенных топливных мишеней с помощью левитации в лазерный фокус действующих установок ИТС

Представлены результаты исследований в области построения бесконтактного ускорителя криогенных топливных мишеней (КТМ) с использованием ВТСП-МАГЛЕВ-технологий, предложенных в Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН. Цель проводимых исследований – инжекционная доставка КТМ с помощью левитирующего ВТСП-носителя в мишенную камеру для взаимодействия с лазерным излучением на установках среднего и мегаджоульного уровня. Для будущего реактора инерциального термоядерного синтеза (ИТС) необходимо ускорять КТМ до высоких скоростей инжекции (200 – 400 м/с при радиусе мишенной камеры ∼ 6 м), чтобы составляющие её элементы (особенно это касается криогенного слоя) не разрушались под действием теплового излучения от горячих внутренних стенок мишенной камеры (Т_ch ∼ 1758 K). Кроме того, для достижения требуемого сжатия топлива КТМ должна быть бесподвесной с целью обеспечения сферически-симметричного облучения лазером. Это является принципиальным условием, которое позволит осуществить инжекционную доставку КТМ в зону термоядерного горения с требуемой частотой 5 – 10 Гц и сохранить качество криогенного топливного слоя вплоть до момента облучения КТМ. Нами проведено теоретическое и экспериментальное моделирование условий инжекционной доставки КТМ для действующих установок ИТС. Показано, что при температуре стенок мишенной камеры Т_ch = 300 K и радиусе камеры в диапазоне 1 – 5 м скорость инжекции ν_inj, при которой исключено тепловое разрушение КТМ, составляет 3.2 – 17 м/с. Для достижения указанных значений параметров в ФИАНе создаётся левитационный ускоритель КТМ, чтобы исключить её нагрев также и на стадии ускорения за счёт механического трения, поскольку допустимые отклонения по температуре КТМ не должны превышать 100 мK. На основании полученных результатов планируется провести первые эксперименты по бесконтактному ускорению ВТСП-носителя с КТМ, последующему его торможению и инжекции КТМ в лазерный фокус на действующей в ФИАНе лазерной установке ГАРПУН.