Система диффузионного заполнения массива сферических оболочек изотопами водорода до давлений 1000 атм при 300 К

Аннотация: Сегодня перспективные разработки в области управляемого лазерного термоядерного синтеза (ЛТС) направлены на создание энергетической установки для массового производства криогенных топливных мишеней (КТМ) и их частотной доставки в зону облучения мощным лазером. Для обеспечения непрерывной работы реактора ЛТС необходимо пополнение топливом зоны термоядерного горения с частотой ∼1 млн КТМ в день. При этом работа с массивом бесподвесных КТМ на всех этапах замкнутого операционного цикла является ключевым требованием при разработке реакторных технологий. Первый этап в производстве КТМ – это заполнение полых сферических оболочек топливом, представляющим собой дейтерий или дейтерий-тритиевую смесь. Оболочки для КТМ изготавливаются из полимера, стекла, бериллия или углерода высокой плотности. В мировой практике принято осуществлять этап заполнения либо методом диффузии газообразного топлива через стенку оболочки КТМ, либо инжектировать жидкое топливо через тонкий капилляр (диаметром в несколько мкм), встроенный в стенку оболочки. Последний метод крайне проблематичен для будущих применений, поскольку нарушает целостность и симметрию оболочки, а также исключает возможность частотной подачи КТМ в фокус лазера с помощью инжекции. На основе данных многих экспериментальных циклов нами представлены результаты по оптимизации системы диффузионного заполнения, впервые созданной в ФИАНе для заполнения массива бесподвесных полимерных и стеклянных оболочек (диаметр 0.8 – 2.0 мм) изотопами водорода до давлений 1000 атм при 300 K. Представленные результаты уникальны и не имеют аналогов в мире.

Ключевые слова: лазерный термоядерный синтез, криогенная топливная мишень, массив оболочек, диффузионная система заполнения, водородное топливо.