Версия для печати
Вернуться к списку

АСТЕРОИДЫ НА МУШКЕ. САРОВСКИЕ УЧЕНЫЕ СПАСУТ ЗЕМЛЮ ОТ НЕЗВАНЫХ ГОСТЕЙ.

В конце декабря прошлого года научный руководитель ядерного центра Радий Илькаев (на снимке) рассказал о деятельности института, представив членам Президиума академии доклад на тему “Имплозия. Экстремальные состояния вещества и процессы (по материалам совместных работ ВНИИЭФ и РАН)”. Чем же занимается институт в условиях, когда ядерные испытания в мире не проводятся нигде, кроме Северной Кореи?

- Сотрудники нашего центра обеспечивают надежность и безопасность ядерного оружия без его испытаний. Необходимо гарантировать это в течение многих десятилетий, - начал рассказ Р. Илькаев. - Такую задачу физики раньше никогда не решали, но сегодня у нас есть вся необходимая техника, разрабатываются физические модели и программные комплексы, которые используются для супервычислений при моделировании работы ядерного оружия, и, главное, есть надежда, что мы с этой миссией справимся.

Но это, конечно, не единственная задача ВНИИЭФ, спектр направлений работы весьма широк. Например, в институте активно развиваются исследования фундаментальной физики высоких плотностей энергии.

Академик Илькаев рассказал коллегам о некоторых результатах таких исследований, проведенных в последнее время с использованием экспериментальных и вычислительных возможностей РФЯЦ-ВНИИЭФ.

- Физика высоких плотностей энергии - это новая физика, она возникла в 1940-1950-х годах и включает в себя газодинамику, лазерную физику, электрофизику, - объяснил он. - Результаты исследований в этих областях мы широко используем.

Физика высоких плотностей энергии лежит и в основе современного понимания эволюции Вселенной и ее астрофизических объектов под действием гравитационных сил и термоядерных процессов, протекающих в звездах. Проведенные в последние пять лет во ВНИИЭФ исследования сжимаемости дейтерия и гелия, выполненные на новой научно-технической базе - с использованием двухкаскадных устройств цилиндрической и сферической геометрии и одновременно с помощью специальных источников гамма-излучения, обеспечивающих многоракурсную и многокадровую регистрацию, - дали уникальные результаты.

Была создана технологическая база для изучения свойств газов и их смесей в области давлений и плотностей, недоступных пока для исследования другими методами. Удалось достигнуть состояний, близких к параметрам планет-гигантов Солнечной системы, - измерено сжатие дейтерия и гелия в области плотностей 4-8 г/см3 при давлениях 18-50 миллионов атмосфер. Рассмотрены перспективы исследования квазиизэнтропической сжимаемости дейтерия, гелия и их смесей...

- Прежде чем начинать эксперименты, мы проводим расчетное моделирование. И с каждым годом точность расчетов возрастает. Для получения достоверной информации нужны отличные приборы мирового уровня. Это заставляет нас совершенствовать всю измерительную базу нашего центра, - подчеркнул Р.Илькаев.

Сотрудники института смотрят в будущее. На подходе исследования квазиизэнтропической сжимаемости: дейтерия (главный элемент термоядерного горючего), гелия и их смесей в области давлений в 100-300 миллионов атмосфер, азота, аргона, криптона и ксенона, сжатых до 50 миллионов атмосфер!

По словам Радия Ивановича, ученым института всегда было интересно получать информацию по квазиизэнтропическому сжатию.

- И мы научились это делать! - сказал он.

В декабре 2016 года проведен новый эксперимент по изучению сжимаемости дейтерия. Достигнуты рекордные показатели сжатого дейтерия: давление 10 000 ГПа (100 МБар) и плотность 11 г/см3.

Проводится в центре и обширный комплекс работ по исследованию разрушения материалов. Эксперименты продемонстрировали хорошую перспективу применения источников импульсной мощности на основе взрывомагнитных генераторов частоты - они создают в конденсированных средах динамические нагрузки контролируемой амплитуды и длительности. Впервые получен значительный объем экспериментальной информации о процессах зарождения, развития, полного и частичного компактирования магистрального откола (угловые разрушения и откол - наиболее распространенные виды разрушения при импульсных нагрузках) исследуемого материала (в опытах - алюминий).

В РФЯЦ-ВНИИЭФ проводятся уникальные исследования по использованию лазерно-физических технологий при получении новых данных для уравнений состояния веществ. Эта тематика разрабатывается на уровне мегасайенс-проекта. Применение мощных лазеров позволит радикально продвинуться в область сверхвысоких сжатий и давлений. Результаты исследований будут иметь существенное значение для получения данных об уравнениях состояния веществ в диапазонах, важных для понимания условий радиационной имплозии, реализуемых в термоядерных взрывах.

Как объяснил Радий Иванович, лазерные установки позволяют получать экспериментальные данные “очень быстро и в большом количестве”. Первая составляющая нашей новой лазерной установки (одной из мощнейших в мире) войдет в строй в 2018 году, заверил он.

Выступление Радия Илькаева дополнил академик Александр Сергеев, директор Института прикладной физики РАН, который многие годы сотрудничает с РФЯЦ.

- Это будет лазер с самой большой энергией в одном лазерном луче, - сказал Александр Михайлович. - Всего на установке 192 канала лазерного излучения огромной мощности - 1 петаватт (10 в 15-й степени ватт).

Академик заметил, что мощность всей электроэнергии, производимой на Земле, составляет только около 10 тераватт, то есть один лазерный импульс дает мощность в 100 раз больше, чем у всех источников энергии на планете.

- У нас богатые планы на будущее, - отметил А.Сергеев. - Сегодня в нашем институте обсуждается создание совместно с РФЯЦ самого мощного в мире источника лазерного излучения мощностью 1 эксаватт (10 в 18-й степени).

По словам А.Сергеева, очень важно также то, что центр поддерживает и целый сегмент отечественной промышленности, в том числе производство основных компонентов, из которых делаются лазеры. Это - и оптическое лазерное стекло, и нелинейные оптические кристаллы, компоненты электроники. РФЯЦ играет роль системообразующего центра, подчеркнул он.

Самый живой отклик в зале заседаний вызвала часть выступления, посвященная моделированию способов предотвращения астероидной угрозы.

- Это - масштабная проблема, связанная с судьбой цивилизации, - рассказал Р.Илькаев. - Наши исследования показали, что возможно с хорошей точностью просчитать действие огромного взрыва на астероид. При энергии около 500 джоулей на грамм происходит частичное разрушение объекта, при 3000 дж/гр - полное разрушение, то есть крупные осколки полностью отсутствует.

Во ВНИИЭФ предложен и реализован способ моделирования разрушающего воздействия превентивного ядерного взрыва на астероиды, основанный на принципах физического и геометрического подобия. С использованием принципа физического подобия на лазерных установках ИСКРА-5 и ЛУЧ проведена экспериментальная оценка критерия разрушения каменного астероида (хондрита) ядерным взрывом на его поверхности. Такое небесное тело диаметром 200 метров может быть раздроблено на безопасные осколки превентивным ядерным взрывом с энергией около 6 Мт. Таким образом, на основе результатов проведенных исследований возможно создание системы защиты Земли от угрозы столкновений с крупными астероидами.

Заместитель директора Института проблем химической физики член-корреспондент РАН Виктор Минцев, рассказав о направлениях совместных с ядерным центром работ в области исследований свойств веществ в экстремальных условиях, напомнил слова академика Харитона: “Мы должны знать в десять раз больше того, что нужно непосредственно для изделия”.

- Мы очень заинтересованы в том, чтобы сотрудничество с Академией наук было более тесным, чем сейчас, - сказал Радий Иванович в заключение. - Российская наука может очень многое, но не хватает одного: чтобы мы были все вместе и очень дружно работали. Я приглашаю специалистов РАН чаще приезжать в наш ядерный центр.