Группа изобретений относится к области создания военных лазеров, работающих за счет накачки активного вещества термоядерными реакциями.
В последние годы довольно часто встречаются сообщения, в которых обсуждается возможность использования лазеров для применения в военной сфере (борьба с ракетами, самолётами, спутниками).
Так корпорация Боинг предполагает установить химический лазер на самолет. Армия США проводит испытания боевого химического лазера на полигоне.
Общим недостатком упомянутых лазерных систем является необходимость использования мощных (громоздких) источников либо электрической энергии или емкостей с химическими реагентами, что утяжеляет общую конструкцию лазерных установок, увеличивает их габариты, снижает их мобильность.
Техническим результатом, на достижение которого направлена группа изобретений, является использование явлений сонолюминесценции и кумуляции для получения термоядерных микровзрывов, которые в свою очередь создают инверсную заселенности уровней в рабочем веществе лазера.
За счет использования в предлагаемой группе изобретений энергии ядерных реакций можно отказаться от использования в лазерных установках внешних (громоздких) источников электрической энергии или баков с химическими реагентами. И как следствие сделать общую конструкцию лазерных устройств более простой, компактной, легкой и мобильной. Причем предлагаемый способ позволяет создать лазеры, как многократного действия, так и лазеры однократного действия.
Для импульсных лазеров многократного действия каждый термоядерный микровзрыв служит источником энергии, как для лазерного выстрела, так и энергией для подготовки следующего термоядерного взрыва, в результате чего возникает возможность стрельбы лазерными очередями. В этом случае можно провести некоторую аналогию с работой автоматического огнестрельного оружия (например, автомата Калашникова), где каждый предыдущий выстрел передергивает затворную раму, досылая следующий патрон в патронник.
Для лазеров однократного применения (взрывающихся в процессе выстрела) представленная группа изобретений позволяет упростить конструкцию.
Возможны следующие схемы работы жидкостных лазеров с термоядерной накачкой на сонолюминесценции, как это показано на фигурах №№ 1, 2 и 3.
Фиг. № 1.
На фигуре № 1 цифрой № 1 указана цилиндрическая ёмкость, через которую прокачивают жидкостью № 2 (например, тяжелую воду), играющую роль рабочего вещества лазера. В жидкости растворены газы дейтерий и тритий, а также люминофоры - вещества, способные своей люминесценцией создать лазерное излучение.
С торцов цилиндрическая ёмкость 1 герметично закрыта пробками № 3 и № 4, изготовленными из прозрачного вещества, например, из стекла или алмаза.
Снаружи эти прозрачные пробки имеют зеркальные поверхности: зеркало с полным отражением № 6 и полупрозрачное зеркало № 7, которые образуют резонатор.
Возбуждение активного вещества жидкостного лазера осуществляют путем ядерного микровзрыва, возникающего вследствие схлопывания кавитационных полостей на геометрической оси цилиндрического звукового излучателя 5.
Радиоактивные излучения, возникающие в результате ядерного микровзрыва, заставляют светиться люминофор, содержащийся в жидкости, и если при этом правильно подобраны геометрические параметры оптического резонатора, образованного зеркалами 6 и 7, то вдоль оси цилиндрической ёмкости возникает лазерное излучение.
Работа другой лазерной системы представлена фигурой № 2.
Фиг. № 2.
В этом случае устройство, во многих отношениях является подобным первому устройству, которое показывали на фигуре № 1. Однако в этом случае устройство уже не имеет никаких собственных зеркал (не имеет собственного резонатора), и используется только как усилитель первичного лазерного импульса, от лазера № 0.
Третья конструкция жидкостного лазера, с созданием инверсии заселенности с помощью явления сонолюминесценции, дана на фигуре № 3.
Фиг. № 3.
Через цилиндрический сосуд 1 протекает диэлектрическая жидкость 2, насыщенная газами дейтерием, тритием и люминофором.
Вдоль геометрической оси цилиндрического сосуда 1 расположены соосно два металлических стержня (электрода) 8 и 9, на которые от внешнего источника через зеркальные металлизированные покрытия подают высоковольтные биполярные импульсы.
Этапы работы кавитационного ядерного реактора с диэлектрической жидкостью были подробно описаны мной ранее, (читатель может поглядеть описание этого реактора еще раз).
Поэтому здесь я только ограничусь замечанием: лазерный луч выходит через полупрозрачное зеркало 7 в обход стержня-электрода 8.
Общая энергетическая схема оборудования жидкостных лазеров с использованием явления сонолюминесценции представлена на фигуре № 4.
Фиг. № 4.
Она напоминает классическую схему уранового реактора Единственным отличием в данном случае будет то, что вместо уранового или плутониевого атомного реактора используется жидкостный лазер с термоядерной накачкой, обусловленной ядерными микровзрывами, вызванными схлопыванием кавитационных полостей.
Иногда в публикациях указывается, что некоторые эксперименты с процессами сонолюминесценции сопровождаются выделением дополнительной "лишней" энергии без радиационного излучения (по-видимому, здесь наблюдается протекание в микромире какого-то нового физического явления, сопровождающегося выделением энергии, однако эта энергия выделяется не в результате термоядерных реакций).
В этой связи только что рассмотренные здесь схемы устройств могут быть использованы для получения лазерного излучения и без термоядерных реакций, т.е. без выхода радиации. Что открывает возможность создания на представленных принципах компактного лазерного оружия многократного действия, транспортируемого пехотинцем - лазерных автоматов, винтовок, пистолетов.
Явление сонолюминесценции совместно с явлением кумуляции открывает возможность создать более простые по конструкции термоядерные взрывные устройства и как следствие позволяет упростить конструкцию однократных (взрывающихся в процессе лазерного выстрела)
рентгеновских лазеров космического базирования.
В соответствии с этим способом термоядерный боеприпас состоит из следующих компонентов (см. фигуру № 5), где показан разрез ядерного боеприпаса):
Фиг. № 5.
Цилиндрический или сферический (по внешней форме) объем вещества (обозначен на фигуре цифрой 1), который состоит только из таких химических элементов, которые способны служить энергетически выгодным топливом для реакций ядерного синтеза, например, из дейтеридалития-6.
В геометрическом центре симметрии термоядерного взрывного вещества № 1 находится полость, заранее изготовленная механическим путем (на фигуре обозначена цифрой 2).
Вокруг термоядерного взрывчатого вещества расположен слой обычного химического взрывчатого вещества, на фигуре помеченный цифрой 3.
Все это устройство заключено в прочную металлическую оболочку (4). (Здесь также дополнительно возможно применение оболочки, отражающей нейтроны внутрь устройства, но такие подробности уже не рассматриваются).
Срабатывание ядерного устройства происходит следующим образом:
При центрально-симметричном, в случае сферической формы термоядерного взрывчатого вещества, (или при аксиально-симметричном, в случае цилиндрической формы термоядерного взрывчатого вещества) подрыве химического взрывчатого вещества (3) происходит центрально-симметричная (или аксиально-симметричная) имплозия (взрыв внутрь) ядерного взрывчатого вещества (1), в результате чего в ядерном взрывчатом веществе от периферии распространяется к центру симметрии с постепенно нарастающей скоростью ударная волна, которая ударяет в стенки вакуумной полости (2), производя её схлопывание.
(По сути дела здесь осуществляется явление сонолюминесценции в твердом теле.)
При этом на заключительном этапе схлопывания полости развиваются температура и давление, достаточные для начала термоядерной реакции.
Затем в реакцию ядерного синтеза вступают сильно сжатые химическим взрывом слои термоядерного взрывчатого вещества, ранее близко прилегавшие к полости, что высвобождает новую порцию энергии, вследствие чего в термоядерную реакцию вступают следующие слои ядерного взрывчатого вещества, и т.д. - получается неконтролируемый ядерный взрыв.
Подобный способ получения неуправляемой термоядерной реакции позволит отказаться в термоядерных боеприпасах от использования высокообогащенной урановой или плутониевой начинки, что значительно упростит конструкцию и снизит стоимость термоядерных боеприпасов.
В данном же конкретном случае предложенный способ позволит упростить конструкцию рентгеновского лазера космического базирования с накачкой, осуществляемой ядерным взрывом.
Многие современные конструкции ядерных боеприпасов подразумевают для активации ядерных реакций (достижения критической массы или критической плотности) использование явления имплозии - "взрыва внутрь" с помощью химического взрывчатого вещества.
При этом очень важно геометрически правильно организовать процесс имплозии химического взрывчатого вещества.
Для чего обычно используют сложную систему специальных электронных взрывателей, располагающихся в толще химического взрывчатого вещества.
Предложенный здесь способ позволяет отказаться в ядерных боеприпасах от этой системы отдельных электронных взрывателей, заменив их тонкой металлической проволокой, подрыв которой по всей длине производят резким большим импульсом электрического тока.
Так, если ядерное взрывчатое вещество имеет форму сферы, то витки проволоки (1) (см. фигуру № 6) в толщине химического взрывчатого вещества образуют однослойный сферический каркас (спираль, навитую на сферу, в центре которой находится сфера ядерного взрывчатого вещества - урана 235, плутония 239 или сфера из дейтерида-лития-6 с полостью в геометрическом центре симметрии).
Фиг. № 6.
В том случае, если ядерное взрывчатое вещество имеет цилиндрическую форму (дейтерид-литиевый цилиндр, с цилиндрической впадиной по оси), то витки металлического провода в химическом взрывчатом веществе образуют однослойный каркас цилиндрической формы, например, наподобие соленоида (см. фигуру № 7, где номер 1 отмечает ядерное взрывчатое вещество, номер 2 - витки провода, в толщине химического взрывчатого вещества, равноудаленные от поверхности ядерного взрывчатого вещества
Фиг. № 7.
Детонация химического взрывчатого вещества производится резким большим импульсом электрического тока, пропускаемым по этой тонкой металлической проволоке.
Проволока одновременно - по всей своей длине - испаряется (взрывается), превращаясь в высокотемпературный плазменный каркас, симметричный поверхности ядерного взрывчатого вещества.
При этом происходит детонация химического взрывчатого вещества, причем форма взрывной волны распространяющейся в толще химического взрывного вещества будет хорошо соответствовать геометрии поверхности ядерного взрывчатого вещества, что позволит качественно произвести имплозию.
Официальный сайт ГНЦ РФ Физико-энергетический институт, на нем описывается принцип работы жидкостного лазера с ядерной накачкой, на реакциях деления урана.
Сайт журнала "ЮТ" № 11 за 1992 г. - довольно подробно описывает технологию изготовления жидкостного лазера, способы его юстировки.
Сайт, где описывается т.н. Z - машина - система взрывающихся проволочек.
Для дополнительного знакомства с информацией по этим вопросам, можно посмотреть следующие сайты:
