Doorbraak van kernfusie krijgt een grotere explosie van laserenergie

Sleutelnummer: 3,88 MJ.

Het experiment in december genereerde een wervelwind van lofbetuigingen toen het ongeveer drie megajoule aan energie produceerde, het equivalent van ongeveer 1,5 pond TNT, of ongeveer 1,5 maal de energie van de inkomende laser. Dit was de eerste keer dat een fusiereactie in een laboratoriumomgeving meer energie produceerde dan nodig was om de reactie op gang te brengen.

De juli-ervaring was in wezen identiek aan de december-ervaring. “We hadden een vergelijkbaar rendement verwacht,” zei Dr. Towne. “In de orde van drie megajoules.”

De werkelijke productie bedroeg 3,88 megajoule.

Het beter dan verwachte resultaat geeft aan dat laserfusie met enkele aanpassingen aanzienlijk efficiënter kan worden. Maar kleine verschillen kunnen ook mislukte fusiebommen opleveren.

Het fusie-experiment dat in juni, slechts een maand geleden, werd uitgevoerd, zou naar verwachting ook ongeveer drie megajoules produceren, maar produceerde slechts tussen de 1,6 en 1,7 megajoules, zei Dr. Town.

Een recentere poging deze maand, als onderdeel van de inspanningen om kernwapens te behouden zonder ondergrondse kernproeven, leverde iets meer dan 2 megajoule op, het equivalent van laserenergie.

“Het was een beetje verrassend dat we niet in alle gevallen een ontsteking bereikten”, zei Dr. Towne.

Waarom het belangrijk is: er valt veel te leren.

Door de resultaten te analyseren denken de wetenschappers van Livermore nu dat ze beter begrijpen wat er aan de hand is.

Ten eerste zijn de 192 lasers niet perfect. “Elke keer dat de laser wordt afgevuurd, zijn er enkele verschillen,” zei Dr. Towne.

In plaats van dat de laserenergie perfect uitgebalanceerd arriveert om de waterstofbrandstofcapsule samen te drukken, zorgt een kleine onbalans ervoor dat de capsule in één richting wordt geduwd. Er gaat wat energie verloren en door de implosie wordt de waterstof niet zo veel verwarmd.

Er zijn ook kleine verschillen in de brandstofcapsules die de fusiereacties beïnvloeden. Computersimulaties geven nu aan dat er een groot bereik in uitgangsvermogen kan zijn.

“Het kan zo laag zijn als 1,4 megajoule,” zei Dr. Towne. “En als de sterren op één lijn staan ​​en alles perfect werkt, kan dat oplopen tot zeven megajoule.”

Wat er vervolgens gebeurt: upgrade en verbeter de ervaring.

“Het feit dat de winst in het laatste shot is gestegen, is bemoedigend nieuws en laat zien dat de huidige implosie nog niet volledig is verbeterd.

Een nieuwe reeks experimenten staat op het punt te beginnen bij de National Ignition Facility, omdat ze erop gericht zijn om op consistentere wijze hogere fusieopbrengsten te genereren. Het laservermogen van de faciliteit wordt opgewaardeerd van 2,05 naar 2,2 megajoule. De laatste ontwikkelingen vonden plaats na de recente upgrade van 1,9 MJ. Het extra vermogen zal naar verwachting tot verdere verbeteringen leiden.

“Als je effectief meer energie aan de hotspot kunt koppelen, zou je meer rendement moeten behalen”, aldus Dr. Town. “Dat kun je doen door een grotere hamer te hebben.”