Los preamplificadores NIF son el primer paso para aumentar la potencia de los rayos láser a medida que se abren camino hacia la cámara de destino. Crédito: Damien Jemison / LLNL
Los experimentos realizados en agosto arrojaron un rendimiento récord de más de 1,3 megajulios.
Después de décadas de investigación de fusión por autoconfinamiento, se logró un rendimiento récord de más de 1.3 megajulios (MJ) de reacciones de fusión in vitro por primera vez durante un experimento en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en agosto 8, 2021. Estos resultados son una mejora de 8 veces con respecto a los ensayos realizados en la primavera de 2021 y un aumento de 25 veces con respecto a los retornos NIF estándar para 2018 (Figura 1).
NIF dirige, amplifica, refleja y enfoca 192 potentes rayos láser hacia un objetivo aproximadamente del tamaño de un borrador de lápiz en unas mil millonésimas de segundo. NIF genera temperaturas objetivo de más de 180 millones de grados Fahrenheit y presiones de más de 100 mil millones de la atmósfera de la Tierra. Estas condiciones extremas hacen que los átomos de hidrógeno del objetivo se fusionen y liberen energía en una reacción termonuclear controlada.
Figura 1. Esta imagen muestra el rendimiento de fusión (MJ) desde 2011 hasta la fecha. crédito: LLNL
La física de LLNL Debbie Callahan discutirá este logro durante una sesión plenaria en 63investigación y desarrollo Reunión Anual del Departamento de Física del Plasma de APS. Si bien ha habido una significativa cobertura mediática de este logro, esta charla representará la primera oportunidad para abordar estos hallazgos y el camino a seguir en el marco de la Conferencia Científica.
Lograr rendimientos tan altos ha sido un objetivo de larga data de la investigación de la fusión por autoconfinamiento y coloca a los investigadores en el umbral de la ignición por fusión, un objetivo importante para NIF, el láser más grande y energético del mundo.
La comunidad de investigación de fusión usa muchas definiciones técnicas de ignición, pero la Academia Nacional de Ciencias adoptó la definición de «ganancia mayor que la unidad» en una revisión de 1997 del NIF, lo que significa que la salida de fusión es mayor que la potencia del láser proporcionada. Este experimento produjo un rendimiento de fusión de aproximadamente dos tercios de la potencia del láser entregada, que está muy cerca de este objetivo.
La experiencia se basa en varios desarrollos desarrollados por el equipo de NIF durante los últimos años, incluidos nuevos diagnósticos; Mejoras de fabricación específicas en la cubierta de la cápsula, el tubo de llenado y el hohlraum (un cilindro de oro que sostiene la cápsula de destino); Precisión láser mejorada y cambios de diseño para aumentar la potencia combinada de explosión y la presión de implosión.
Estos desarrollos abren el acceso a un nuevo régimen experimental, con nuevos métodos de investigación y la oportunidad de medir el modelado utilizado para comprender la proximidad a la ignición.
Reunión: 63a Reunión Anual del Departamento de Física del Plasma APS
AR01.00001: Obtener plasma quemado en un sistema de encendido por láser nacional (NIF)