Предложен новый тип термоядерного ракетного двигателя

Физик Джон Чепмен из Исследовательского центра Лэнгли при NASA предложил новый тип термоядерного ракетного двигателя, тягу в котором образуют альфа-частицы, образующиеся в результате воздействия на изотоп бора мощных ультракоротких лазерных импульсов, сообщает Компьюлента. Технология была представлена на симпозиуме по управляемому термоядерному синтезу SOFE 2011 в Чикаго (США).

Термоядерную реакцию должен инициировать коммерчески доступный лазер, использующийся в лабораторных экспериментах. С помощью техники усиления чирпированных импульсов (CPA) плотность его потока излучения повысится примерно до 2×1018 Ват на квадратный сантиметр, частота будет достигать 75 МГц, а длина волны составит 1–10 микрон.

Лазер будет воздействовать на двухслойный элемент диаметром около 20 сантиметров. Первый слой, состоящий из проводящей металлической фольги толщиной от 5 до 10 микрон, служит ускорителем протонов, попадающих на второй слой — плёнку из бора-11. Когда протоны, энергия которых составляет примерно 163 тысяч электрон-вольт, сталкиваются с ядром бора, формируется ядро углерода. Оно тут же распадается на альфа-частицу (гелий-4) и ядро бериллия, а последнее в свою очередь образует ещё две альфа-частицы.

Суммарная энергия трёх альфа-частиц составляет 8,7 миллиона электрон-вольт. Электромагнитные силы отправляют их в ту же сторону, куда направлен лазерный луч, и они в итоге вылетают из сопла двигателя, обеспечивая тягу. Каждый лазерный импульс высвобождает около 100 тысяч альфа-частиц. Не все они выйдут из сопла, но даже при 50-процентной эффективности 40 мг борного топлива дадут гигаджоуль энергии.

Главным преимуществом предложенной схемы перед другими управляемыми термоядерными реакциями является её анейтронный характер. Это значит, что на долю нейтронов приходится не более 1% от общего объёма высвобождаемой энергии, тогда как в других случаях нейтронная радиация может составлять до 80%. Таким образом, отпадает необходимость в защите от ионизирующего излучения и системах преобразования кинетической энергии нейтронов в тепловую энергию.

Тем не менее, по признанию автора технологии, до её реализации на практике хотя бы в стенах лаборатории пройдет еще как минимум десять лет, передает IEEE Spectrum.