Оптический квантовый усилитель с ядерной накачкой1 – АЗ реактора БАРС-6; 2 – лазерный блок (ЛБ), 3 – ЛАЭЛ, 4 – имитатор ЛАЭЛ, 5 – отражатель нейтронов
Энергетический макет импульсной реакторно-лазерной системы – оптического квантового усилителя с ядерной накачкой (ОКУЯН) – разработан специалистами АО «ГНЦ РФ–ФЭИ» для экспериментальной демонстрации уникальных мощностных и энергетических качеств лазеров с ядерной накачкой.
ОКУЯН состоит из двух модулей: запального реакторного и лазерного блока. В качестве запального реактора используется двухзонный импульсный реактор БАРС-6. Лазерный блок (ЛБ) представляет собой цилиндрическую конструкцию с продольной полостью для размещения запального импульсного реактора. Диаметр ЛБ ~1700 мм, а длина ~2500 мм. В состав лазерного блока входят лазерно-активные элементы (ЛАЭЛы), их имитаторы и элементы замедлителя нейтронов. ЛБ окружен двумя рядами внешнего отражателя нейтронов. В нейтронно-физическом смысле лазерный блок является глубоко подкритической системой со значением эффективного коэффициента размножения нейтронов значительно меньше 1.
Лазерно-активный элемент представляет собой тонкостенную стальную трубу с внешним диаметром 50 мм и длиной 2500 мм, на внутреннюю поверхность которой нанесен тонкий слой металлического урана-235 эффективной толщиной ~5 мкм. ЛАЭЛ загерметизирован с торцов оптическими окнами и заполнен лазерно-активной средой, в качестве которой в настоящее время используется в основном He-Ar-Xe (600:200:1) смесь.
Имитатор ЛАЭЛ является полным аналогом в нейтронно-физическом смысле лазерно-активного элемента и представляет собой двухстенную алюминиевую трубу, между стенками которой размещен диоксид урана. Количество урана-235 эквивалентно количеству делящегося вещества в ЛАЭЛе. Внешний отражатель нейтронов набирается из тонкостенных стальных труб, заполненых парафином. Если небходимо, в лазерный блок устанавливается внутренний отражатель нейтронов эффективной толщиной ~7 см.
ОКУЯН функционирует следующим образом. Нейтроны, рожденные в импульсном запальном реакторе, проходя через лазерный блок, замедляются в нем и вызывают деления урана-235 в лазерно-активных элементах. Осколки деления создают рекомбинационно неравновесную ядерно-возбуждаемую плазму в объеме лазерно-активной среды. Запасенную в лазерно-активной среде энергию можно вывести из ЛАЭЛов, используя специальную оптическую систему.