154	Укрощениеядра

2.6.3. Рентгеновский лазер с ядерной накачкой

Одним из важных вопросов исследования возможностей использования энергии ядерного взрыва для создания устройств с направленной передачей энергии является вопрос о возможности создания, прогнозируемых характеристиках и особенностях воздействия рентгеновских лазеров.

По открытым данным в рамках программы разработки рентгеновского лазера в США в период с 1978 по 1988 год было проведено не менее 10 ядерных испытаний.

Таблица 3.12. Распределение ядерных испытаний США в рамках программы разработки рентгеновского лазера по годам

Год	1978	1979	1980	1981	1982	1983	1984	1985	1986	1987	1988	Всего
Число ЯИ	1	0	1	0	0	2	1	2	1	1	1	10

При этом одно испытание проводилось в штольне, а девять испытаний проводились в скважинах. Три испытания относились к категории взрывов с энерговыделением менее 20 кт, а семь испытаний – к категории взрывов с энерговыделением в диапазоне от 20 до 150 кт. В подавляющем числе экспериментов ведущим разработчиком выступала LLNL.

В качестве рабочего тела рентгеновского лазера рассматривалась плазма, создаваемая из атомов с достаточно высокой степенью ионизации. Энергия ядерного взрыва, выделяющаяся в основном в виде рентгеновского излучения, использовалась для создания подобной плазмы. В условиях

термодинамического равновесия в плазме α2 −α1 < 0 ;	α1 / α2 = e E1, 2 / T , где α2 = N2 / q2 ,
α1 = N1 / q1 – коэффициенты заполнения верхнего (2) и нижнего (1) энергетических уровней; N2		и
N1 – средние числа электронов на уровнях (2) и (1); q2 и q1	– статистические веса уровней; Е1,2	–
энергетический переход между уровнями (1) и (2); T – температура среды.

Необходимым условием для того, чтобы плазма была рабочим телом лазера, является условие инверсии α2 −α1> 0 которое должно обеспечиваться в процессе накачки плазмы первичным рент-

геновским излучением ядерного взрыва.

Обеспечение направленности лазерного излучения достигается за счет конфигурации рабочего тела лазера в виде тонкого длинного стержня.

Для оценки гипотетических потоков энергии лазерного излучения в вакууме рассмотрим два предположения. В первом варианте предположим, что энергия лазера составляет χ ~ 1% от полной энергии ядерного устройства накачки в E = 1 Мт, и будем предполагать, что длина лазерных стержней составляет L = 4 м при их диаметре d = 1 мм. В этом случае поток энергии лазерного излучения на расстоянии R в «световом» пятне составит:

	q =	χE	=	χEL2	= 21,4 кДж/см2
		4πR2δ		πd 2 R2

при расстоянии до цели R = 1000 км.

При уровне энерговыделения ядерного устройства E = 100 кт и длине лазерных стержней 2 м поток энергии на этом расстоянии уменьшится в 40 раз и составит уже 0,54 кДж/см2.

В открытой литературе обычно обсуждается длина волны около 1 нм (10 Å), чему соответствует энергия лазерного излучения в 1,25 кэВ. Такое излучение в сильной степени поглощается атмосферой, и достаточная прозрачность обеспечивается только на больших высотах. Так, например, при расстоянии R = 1000 км оптическая толщина атмосферы к рассматриваемому излучению составляет 0,32 пробега при высоте H = 150 км и 0,065 пробега при высоте Н = 200 км; в то же время на высоте Н = 100 км расстоянию в R = 1000 км соответствует для рассматриваемых квантов 9,8 пробега.

Из этих оценок следует, что характерная область потенциального применения рентгеновского лазера находится на достаточно больших высотах Н ≥ 150 км.

В условиях типичных небольших длительностей действия лазерного импульса (не превышающих длительности выхода излучения накачки из ядерного взрывного устройства) характер воз-