Die NIF-Vorverstärker sind der erste Schritt, um die Leistung der Laserstrahlen auf ihrem Weg in die Zielkammer zu erhöhen. Bildnachweis: Damien Jemison/LLNL
Im August durchgeführte Experimente ergaben eine Rekordausbeute von mehr als 1,3 Megajoule.
Nach jahrzehntelanger Selbsteinschluss-Fusionsforschung wurde während eines Experiments am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) National Ignition Facility (NIF) am August . erstmals in vitro eine Rekordausbeute von mehr als 1,3 Megajoule (MJ) an Fusionsreaktionen erreicht 8, 2021. Diese Ergebnisse sind eine 8-fache Verbesserung gegenüber den im Frühjahr 2021 durchgeführten Studien und eine 25-fache Steigerung gegenüber den NIF-Standardrenditen für 2018 (Abbildung 1).
NIF lenkt, verstärkt, reflektiert und fokussiert 192 leistungsstarke Laserstrahlen in wenigen Milliardstelsekunden auf ein Ziel, das ungefähr die Größe eines Radiergummis hat. NIF erzeugt Zieltemperaturen von mehr als 180 Millionen Grad Fahrenheit und Drücke von mehr als 100 Milliarden aus der Erdatmosphäre. Diese extremen Bedingungen führen dazu, dass die Wasserstoffatome des Targets fusionieren und in einer kontrollierten thermonuklearen Reaktion Energie freisetzen.
Abbildung 1. Dieses Bild zeigt die Fusionsausbeute (MJ) von 2011 bis heute. Kredit: LLNL
Die LLNL-Physikerin Debbie Callahan wird diesen Erfolg während einer Plenarsitzung um 63 . diskutierenForschung und Entwicklung Jahrestagung der Abteilung für Plasmaphysik der APS. Obwohl diese Errungenschaft in den Medien beträchtliche Berichterstattung erfahren hat, bietet dieser Vortrag die erste Gelegenheit, diese Ergebnisse und den weiteren Weg im Rahmen der wissenschaftlichen Konferenz anzusprechen.
Die Erzielung solch hoher Ausbeuten ist seit langem ein Ziel der selbstbeschränkten Fusionsforschung und bringt Forscher an die Schwelle zur Fusionszündung, einem wichtigen Ziel für NIF, den größten und energiereichsten Laser der Welt.
Die Fusionsforschungsgemeinschaft verwendet viele technische Definitionen von Zündung, aber die National Academy of Sciences hat 1997 in einer Überprüfung des NIF die Definition von „Gain größer als Eins“ übernommen, was bedeutet, dass die Fusionsleistung größer ist als die bereitgestellte Laserleistung. Dieses Experiment erzeugte einen Fusionsdurchsatz von ungefähr zwei Dritteln der gelieferten Laserleistung, was diesem Ziel sehr nahe kommt.
Die Erfahrung basiert auf mehreren Entwicklungen, die das NIF-Team in den letzten Jahren entwickelt hat, einschließlich neuer Diagnosen; Gezielte Fertigungsverbesserungen in Kapselhülle, Füllrohr und Hohlraum (ein Goldzylinder, der die Zielkapsel hält); Verbesserte Lasergenauigkeit und Designänderungen, um die Leistung und den Implosionsdruck zu erhöhen.
Diese Entwicklungen eröffnen den Zugang zu einem neuen experimentellen Regime mit neuen Forschungsmethoden und der Möglichkeit, Modellierungen zu messen, die verwendet werden, um die Nähe zur Zündung zu verstehen.
Treffen: 63. Jahrestagung der APS-Plasmaphysik-Abteilung
AR0100001: Verbranntes Plasma mit einer National Laser Ignition (NIF) bekommen
