В Китае создали портативную нейтронную пушку — исключительно в мирных целях

Исследователи в Китае впервые осуществили управляемые ядерные реакции между водородом и литием в компактном устройстве. Это значительный прорыв в технологии генерации нейтронов, который может найти применение для научных, промышленных и оборонных целей. В устройстве размером с огнетушитель используется электромагнитный метод для создания «ядерного фонарика», который может находить трещины в крыльях самолетов, обнаруживать взрывчатые вещества и выявлять вирусы.

Традиционно нейтроны в научных целях производятся мощными ускорителями. Китайская разработка смогла решить аналогичные задачи в портативном устройстве. В эксперименте длительностью 30 минут устройство генерировало 10 млрд быстрых нейтронов в секунду, создавая пучок частиц «размером с ноготь». В реакторе пушки протоны водорода сливались с ядрами лития, образуя бериллий и бор с производством нейтронов с энергией до 3 МэВ (миллиона электрон–вольт).

Как известно, для ядерного синтеза ядрам атомов требуется преодолеть кулоновское отталкивание. В термоядерных реакторах для этого задействованы колоссальные токи и мощнейшие магнитные поля для удержания плазмы. Для создания портативного устройства с ядерным реактором размером с «чашку для чая» китайские учёные воспользовались таким известным явлением, как поляризованный резонанс. В его процессе спины протонов выравниваются, что в миллионы раз повышает вероятность запуска термоядерной реакции.

Забавно, но нейтронная пушка, чей образ словно сошёл со страниц научно-фантастических произведений, приводится в действие своеобразным молотком. Механический ударник без затей бьёт по массиву пьезокерамики, вырабатывая наносекундные импульсы напряжением в миллионы вольт. Эта «искра» направляется в реактор, превращая газообразный водород внутри в плазму.

Параллельно вокруг рабочей камеры создаётся вращающее электромагнитное поле, превращающее перегретую плазму в идеальную сферу. Освобождённые от электронов протоны водорода ускоряются на катоде с литиевым покрытием. Созданные в процессе экстремальные условия среды заставляют ядра водорода и лития сливаться, генерируя поток высокоэнергичных нейтронов.

«Наиболее примечательной особенностью этой реакции является использование совершенно обычных материалов: обычного лития и водорода, — сообщает команда проекта из Xian Modern Control Technology Research Institute, оборонного исследовательского агентства в северо-западной провинции Шэньси. — Эти элементы легко доступны, при этом они демонстрируют высокие сечения реакции, а также наблюдаются дополнительные эффекты размножения нейтронов».

Нейтроны не имеют заряда и способны глубоко проникать в материал. Это своего рода «ядерный фонарик», с помощью которого можно выявлять химические и биологические соединения вплоть до атомной структуры вирусов. Также подобная установка поможет с неразрушающим контролем мельчайших дефектов и с лечением опухолей глубоко в теле людей.

Мощность потребления пушки всего 10 Вт постоянного тока. Портативность и автономность — это ценнейшие свойства для подобного инструмента, которому найдётся множество востребованных применений.