Układ 96 linii wiązek laserowych, każda o długości ponad 100 m, współpracuje z identycznym układem (niepokazanym), znajdującym się po drugiej stronie celu. Układ 96 linii wiązek laserowych, każda o długości ponad 100 m, współpracuje z identycznym układem (niepokazanym), znajdującym się po drugiej stronie celu. Zdjęcie Alastair Philip Wiper
Technologia

Tam, gdzie testuje się atomówki

Fotograf Alastair Philip Wiper dokumentuje różnorodne zastosowania fizyki jądrowej i bada sposoby, w jakie ludzie reagują na naładowane emocjonalnie słowo „jądrowy”. Fotografował Wielki Zderzacz Hadronów w CERN pod Genewą, reaktory termojądrowe ITER i JET oraz obiekty medyczne i inne, w których zachodzą reakcje jądrowe. To jego pierwsza dokumentacja reaktora, w którym prowadzone są badania nad bronią jądrową

„Idź do domu, zostań w domu i bądź na bieżąco” – o takie zachowanie poprosił obywateli w lipcu ubiegłego roku zespół zarządzania kryzysowego w Nowym Jorku w przypadku, gdyby doszło do ataku termonuklearnego. „W porządku? Dasz radę!” – zapewniał w klipie wideo wesoły spiker.

W komorze docelowej (pomalowanej na niebiesko) w National Ignition Facility znajduje się drobny granulat plutonu lub innych materiałów. W ten cel ze wszystkich stron uderzają wiązki laserowe, wywołując reakcję syntezy jądrowej. Dzięki takim eksperymentom naukowcy mogą ocenić wydajność amerykańskiego arsenału jądrowego.Zdjęcie Alastair Philip WiperW komorze docelowej (pomalowanej na niebiesko) w National Ignition Facility znajduje się drobny granulat plutonu lub innych materiałów. W ten cel ze wszystkich stron uderzają wiązki laserowe, wywołując reakcję syntezy jądrowej. Dzięki takim eksperymentom naukowcy mogą ocenić wydajność amerykańskiego arsenału jądrowego.

Reakcja była szybka i szydercza. „W rzeczywistości, gdyby coś takiego nastąpiło, nie »dasz rady«” – zatweetowała Międzynarodowa Kampania na rzecz Zniesienia Broni Nuklearnej. Jednak sam fakt, że takie komunikaty publiczne znowu się pojawiają, odzwierciedla niepokojącą sytuację: wojna jądrowa jest ponownie możliwa.

Wewnątrz komory laserowej urządzenia wysokiego napięcia kontrolują za pomocą wzmacniaczy propagację wiązki laserowej.Zdjęcie Alastair Philip WiperWewnątrz komory laserowej urządzenia wysokiego napięcia kontrolują za pomocą wzmacniaczy propagację wiązki laserowej.

W 1995 roku, po rozpadzie Związku Radzieckiego i ustaniu obaw przed obustronną wojną jądrową, światowe mocarstwa bezterminowo przedłużyły Układ o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej (Non-Proliferation Treaty; NPT) – porozumienie z 1970 roku mające na celu uniemożliwienie nowym państwom zdobycie broni jądrowej, a także skłonienie do rozbrojenia tych, które już ją posiadają. Rok później USA podpisały Traktat o całkowitym zakazie prób z bronią jądrową (Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty; CTBT), który nie zezwala na dokonywanie „próbnych wybuchów broni jądrowej lub jakichkolwiek innych wybuchów jądrowych” w jakimkolwiek miejscu na świecie. Traktaty te nie zatrzymały jednak amerykańskich wysiłków na rzecz utrzymania w gotowości arsenału jądrowego. W ramach programu „Zarządzanie i administrowanie zapasami” (Stockpile Stewardship and Management Program), stworzonego w następstwie CTBT, kraj wydaje 15 mld dolarów rocznie na badania i testowanie materiałów jądrowych. Większość tych testów jest prowadzona w Krajowym Ośrodku Zapłonowym (National Ignition Facility; NIF) w Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii.

Technika optycznego przełączania umożliwia przesyłanie impulsów laserowych przez wzmacniacze tam i z powrotem w celu efektywnego zwiększenia ich mocy.Zdjęcie Alastair Philip WiperTechnika optycznego przełączania umożliwia przesyłanie impulsów laserowych przez wzmacniacze tam i z powrotem w celu efektywnego zwiększenia ich mocy.

Budowa tego obiektu do badań nad fuzją jądrową, mającego wielkość stadionu sportowego, rozpoczęła się w 1997 roku i trwała ponad dekadę. W NIF zainstalowano 192 linie wiązek laserowych, każda o długości ponad 100 m. Lasery wysyłają impulsy trwające 20 miliardowych części sekundy o mocy 500 bln watów – czyli mniej więcej 1000 razy większej niż chwilowe zużycie prądu w USA – w kierunku miniaturowych próbek z plutonu i innych substancji. Poddany ciśnieniu ponad 100 mld razy większemu od ciśnienia w atmosferze ziemskiej cel imploduje, wywołując reakcję termojądrową w temperaturze ponad siedem razy wyższej niż w centrum Słońca.

W pobliżu celu każdy z 48 układów optycznych sprawdza jakość laserów, zmienia ich częstotliwość i skupia wiązki w komorze docelowej.Zdjęcie Alastair Philip WiperW pobliżu celu każdy z 48 układów optycznych sprawdza jakość laserów, zmienia ich częstotliwość i skupia wiązki w komorze docelowej.

Te i inne eksperymenty dostarczają informacji z zakresu materiałoznawstwa i energetyki termojądrowej. Najważniejsze jest jednak to, że uzyskane dzięki nim dane, połączone z informacjami z testów nuklearnych przeprowadzonych przed wprowadzeniem zakazu, są podstawą zaawansowanych symulacji eksplozji termojądrowych, które wykonuje superkomputer.

Zewnętrzna część komory docelowej pokazana z jej wnętrza. Dla poprawnego działania instrumentów optycznych jest niezbędna czystość środowiska.Zdjęcie Alastair Philip WiperZewnętrzna część komory docelowej pokazana z jej wnętrza. Dla poprawnego działania instrumentów optycznych jest niezbędna czystość środowiska.

Naukowcy z NIF twierdzą, że takie eksperymenty są niezbędne, aby zrozumieć, jak w przypadku wojny termonuklearnej zachowa się ponad 5 tys. amerykańskich głowic jądrowych, z których większość została wyprodukowana w latach 80. „Ostateczny cel to brak konieczności ich użycia – mówi Mark Christopher Herrmann, zastępca dyrektora programowego do spraw fundamentalnej fizyki broni w Lawrence Livermore. – Chcemy jednak upewnić naszych sojuszników, że ich chronimy i dać do zrozumienia naszym przeciwnikom, że jeśli kiedykolwiek zajdzie potrzeba jej użycia, broń zadziała zgodnie z przeznaczeniem i będzie mieć niszczycielskie konsekwencje”. Krytycy kwestionują jednak potrzebę wydawania miliardów dolarów na taki program. Testy wykazały, że istniejące bomby jądrowe powinny pozostać sprawne przez co najmniej następne 70 lat, a niektóre nawet 100, bez znaczącej degradacji.

Pulsy laserowe powstają w pomieszczeniu głównego oscylatora (po lewej). Oscylator generuje niskoenergetyczne impulsy laserowe, które są modulowane i wzmacniane przez 48 niezależnych układów, uzyskując w ten sposób dużą moc.Zdjęcie Alastair Philip WiperPulsy laserowe powstają w pomieszczeniu głównego oscylatora (po lewej). Oscylator generuje niskoenergetyczne impulsy laserowe, które są modulowane i wzmacniane przez 48 niezależnych układów, uzyskując w ten sposób dużą moc.

Alastair Philip Wiper

jest znany na całym świecie ze swoich fotografii konstrukcji przemysłowych i badawczych. Jego najnowsza książka to Unintended Beauty (Hatje Cantz, 2020).

Świat Nauki 11.2022 (300375) z dnia 01.11.2022; Obronność; s. 42
Oryginalny tytuł tekstu: "Testowanie atomówek"

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną