Джон Хопкин Наколлс (родился 17 ноября 1930 года) — американский физик , всю свою карьеру работавший в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса . Он наиболее известен разработкой инерционного термоядерного синтеза , который является основным направлением исследований термоядерной энергетики по сей день. Он также был директором лаборатории с 1988 по 1994 год, когда он ушел в отставку, чтобы стать заместителем директора по общим вопросам. Он был награжден премией Эрнеста Орландо Лоуренса в 1969 году, премией Джеймса Клерка Максвелла по физике плазмы в 1981 году и премией Эдварда Теллера в 1991 году. [1]
Наколлс родился 17 ноября 1930 года в Чикаго, штат Иллинойс . Он получил степень бакалавра наук в колледже Уитон в 1953 году и степень магистра наук в Колумбийском университете в 1955 году. Наколлс присоединился к тогдашней Радиационной лаборатории Лоуренса сразу после выпуска в 1955 году, всего через три года после создания лаборатории. Сначала он работал в «Подразделении А», отвечая за разработку ядерного оружия . [2] [3] Он присоединился к усилиям проекта Plowshare в 1957 году после посещения встречи по этой теме, организованной Эдвардом Теллером . [4]
Типичная водородная бомба состоит из двух частей : атомной бомбы на основе плутония, известной как первичная , и цилиндрической компоновки термоядерного топлива, известной как вторичная . Первичная часть испускает значительное количество рентгеновских лучей, которые удерживаются внутри корпуса бомбы, нагревают и сжимают вторичную часть до тех пор, пока она не подвергнется термоядерному синтезу. Как устройство деления, первичная часть испускает значительное количество радиоактивного материала, тогда как вторичная часть испускает в основном нейтроны , которые останавливаются землей. Наколлс начал работу над конструкциями оружия, которые минимизировали количество деления и максимизировали термоядерный синтез, чтобы уменьшить радиоактивные побочные продукты мирных взрывов. Именно эта работа принесла ему премию Лоуренса. [5]
Среди многих концепций Plowshare был предшественник проекта PACER 1957 года , который предполагал производство электроэнергии за счет взрывов ядерного оружия в пещерах. Наколлс был поражен огромными размерами пещер, необходимых для сдерживания взрывов, и накоплением расщепляющегося материала от взорвавшихся первичных зарядов, что сделало бы их высокорадиоактивными. Он начал задаваться вопросом, можно ли решить эти проблемы, уменьшив масштаб взрывов. Вторичный реактор использует нейтроны для осуществления цепной реакции, которая превращает дейтериевый литий (LiD) в дейтерий и тритий , которые затем подвергаются синтезу. Синтез высвобождает нейтроны, которые продолжают реакцию, но для того, чтобы реакция пошла, необходим какой-то внешний источник. Однако, если топливо LiD заменить «сырым» дейтерием и тритием, первоначальный источник нейтронов не нужен. В этом случае нет нижнего предела для размера вторичного реактора. [6]
Ограничивающим фактором в этом случае является размер первичной обмотки, которая не может быть сделана намного меньше критической массы . Наколлс заметил, что по мере того, как вторичная обмотка становилась очень маленькой, порядка миллиграммов, энергия, необходимая для начала реакции, начала попадать в диапазон килоджоулей. В этот момент ядерная первичная обмотка не была бы нужна, существовало множество устройств, которые могли бы производить такое количество энергии. [7] Демонстрация первого лазера в 1960 году обеспечила правильное сочетание характеристик, чтобы стать потенциальным драйвером этих реакций. [8] По мере их усовершенствования в конце 1960-х годов Наколлс возглавил попытку охарактеризовать этот инерционный подход к синтезу, большая часть которого была раскрыта в статье 1972 года в журнале Nature . [9] Именно эта работа принесла ему премию Джеймса Клерка Максвелла в 1981 году. [10]
Ливермор начал свою программу лазерного термоядерного синтеза в 1962-63 годах [11] и начал значительно расширять свою программу инерциального термоядерного синтеза в начале 1970-х годов, когда стали доступны первые мощные лазеры. В 1975 году Наколлс был повышен до должности младшего руководителя программы лазерного термоядерного синтеза, а также до должности руководителя подразделения «X-group», которая проектировала топливные мишени . В 1983 году он был повышен до должности младшего директора всего отделения физики. В 1988 году он был повышен до должности директора всей лаборатории Ливермора. [2]
В 1991 году Наколлс был удостоен премии Эдварда Теллера за вклад в инерционный термоядерный синтез. [12]
Пребывание Наколлса на посту директора было спорным. Когда его повышали, ряд коллег предупреждали, что он не был человеком, принимающим решения. [13] [3]
В начале своего пребывания в должности Наколлс присоединился к Лоуэллу Вуду и Эдварду Теллеру в визите в Белый дом , чтобы проинформировать президента Джорджа Буша-старшего о концепции Brilliant Pebbles Вуда для Стратегической оборонной инициативы . Это был разрыв с традицией, когда директора обычно оставались в стороне от таких действий, и ряд комментаторов заявили, что это сделало лабораторию «похожей на любого другого оборонного подрядчика». [13] Это привело к «разрушительному падению морального духа среди ученых Ливермора». [14]
Другие проблемы преследовали лабораторию, когда она переходила от своей роли по производству оружия времен Холодной войны к системе поддержки для гораздо более широкого спектра потенциально гражданских тем; министр энергетики Хейзел О'Лири предложила перенести все исследования в области оружия в Лос-Аламосскую национальную лабораторию , шаг, которому Наколлс «яростно воспротивился». [14] Это привело к все более конфронтационным отношениям в Вашингтоне, кульминацией которых стало его публичное заявление о том, что администрация Клинтона не выполняет свою конституционную обязанность «обеспечивать общую оборону». [15] В дополнение к бедам лаборатории в ноябре 1993 года Счетная палата правительства опубликовала отчет, в котором были обнаружены серьезные проблемы с бюджетом и бухгалтерским учетом лаборатории. [15]
В конце 1993 года Калифорнийский университет , управлявший лабораторией, потребовал пересмотра директорства Наколлса. Обзор был «всецело отрицательным» [3] , и были частные призывы к его отставке. Сначала он отказался, заявив, что его позиция поддерживается Министерством энергетики и Пентагоном , а затем поставил под сомнение объективность обзора из-за того, что его председателем был Ричард Трули , уволенный после критики Теллера. [3] Университет созвал собрание на 6 апреля для обсуждения вопросов, но 4 апреля Наколлс подал в отставку. [14] [3]
За вклад в становление и развитие инерциального термоядерного синтеза.