Лазеры для термояда

В Снежинске введена в строй первая очередь Центра лазерно-физических исследований (ЦЛФИ). О том, что скрывается за этим названием, рассказал начальник научно-исследовательского отдела РФЯЦ-ВНИИТФ Анатолий Потапов.

— Каким оборудованием оснащен ЦЛФИ?

— Это лазерный комплекс, состоящий из силового лазерного канала, генерирующего импульс длительностью порядка 1 наносекунды (миллиардная доля секунды. — «СР»), и лазерного канала с пикосекундной (триллионная доля секунды. — «СР») длительностью импульса. Пикосекундный импульс обеспечивает диагностику высокоинтенсивных процессов, происходящих в мишени. Особенность этого лазерного комплекса — возможность одновременного воздействия на мишень как наносекундного пучка, так и пикосекундного.

Примерно через год в состав ЦЛФИ войдет лазер с импульсом длительностью 20 – 30 фемтосекунд (квадриллионная доля секунды. — «СР»), который в настоящее время отлаживается в другом помещении, он также будет обеспечивать диагностику. С его появлением центр будет полностью укомплектован.

— Кто разработал конструкторскую документацию и собрал лазерные установки?

— Разработкой и сборкой лазеров занимаются наши сотрудники. В изготовлении «железа» участвовал экспериментальный цех нашего отдела и завод № 1. Оптическая элементная база лазеров изготавливалась на российских и зарубежных предприятиях. Очень много и оптических элементов, и электрических элементов системы накачки лазеров производится в Нижнем Новгороде. В Сосновом Бору Ленинградской области сделан ряд оптических элементов, а Лыткаринский завод оптического стекла поставил нам практически всю активную элементную базу усилительного канала. Но, подчеркну, разработка лазера, идеи, заложенные в него, — все это работа наших сотрудников.

— В чем особенность лазеров ЦЛФИ?

— В конструкции этих лазеров применены самые современные решения: уникальная крупноапертурная оптика, дифракционные решетки, пространственные фильтры, пластины из неодимового стекла размером 300 на 600 мм. На этих пластинах, собственно, и построен усилительный канал.

Еще одна особенность — общий для лазеров задающий генератор. Это устройство, генерирующее начальный короткий световой импульс, который дальше усиливается в пикосекундном и в наносекундном каналах. Наличие общего задающего генератора позволяет четко синхронизировать приход обоих лазерных пучков на мишень.

— Какие исследования будете здесь проводить?

— Направления исследований — физика вещества в экстремальном состоянии, от астрофизических процессов до процессов в микромире, и ускорение заряженных частиц до релятивистских энергий. В этих направлениях исследований мы находим поддержку со стороны Российской академии наук и надеемся на дальнейшее сотрудничество с институтами РАН.

На основе лазеров с ультракороткой длительностью импульса в перспективе могут быть созданы компактные ускорители заряженных частиц. В РФЯЦ-ВНИИТФ достигнуты достаточно хорошие показатели, получены релятивистские пучки электронов с энергиями до 20 МэВ и протонов — до 15 МэВ. Эти исследования продолжатся на новом уровне в ЦЛФИ.

— Для чего нужно исследовать физику состояния вещества в экстремальных условиях?

— Для построения уравнений состояния, моделей прозрачности вещества, исследования процессов развития неустойчивости и перемешивания в лазерных мишенях. В конечном счете — для развития физико-математических моделей, описывающих состояние вещества при высоких давлениях и температурах.

— Основными пользователями центра станут физики ВНИИТФ?

— Да, физики-теоретики. Если упрощенно представить процесс нашего взаимодействия, то они приходят с заданиями на эксперимент, с требованиями к лазерным пучкам, к точности измерений. Мы эти эксперименты готовим и проводим.

— Как проходит эксперимент в ЦЛФИ?

— Это эксперимент в широком понимании. Он включает в себя изготовление мишеней, подготовку лазерной установки, системы диагностики пучка, системы регистрации потоков квантов и заряженных частиц из мишени. И заканчивается эксперимент выстрелом по лазерной мишени, размещенной в мишенной камере. Это целая технологическая цепочка. Она включает и диагностику параметров мишени, которые дают ту самую экспериментальную информацию об уравнениях состояния и непрозрачностях.

— Сколько сотрудников в штате центра?

— У нас работают около 50 человек. Вообще говоря, этого недостаточно, мы планируем расширяться до 60 – 70. Нам требуются специалисты по оптике и лазерной физике, физике атомного ядра и частиц, автоматике и электронике физических установок, физике плазмы. Много специалистов-выпускников идет к нам из Томского политехнического института, из головного, московского МИФИ, из Челябинского государственного университета. Поиском занимаемся постоянно. Кадровая работа сейчас особенно важна для дальнейшего успешного функционирования этого центра, перспектив его развития.