Лазерный мир

Национальный центр зажигания (NIF) Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) добавил новый инструмент в свой постоянно растущий список возможностей.

Группа ученых продемонстрировала новую геометрию платформы источника нейтронов для NIF, называемой платформой с перевернутой короной, которая не зависит от сферически-симметричного лазерного излучения, говорится в статье на сайте LLNL.

Этот новый инструмент имеет значительно менее строгие требования к лазерной симметрии, чем традиционные лазерные источники нейтронов на NIF. В этом методе энергия лазера используется для нагрева внутренней поверхности капсулы миллиметрового размера. Материал стенок расширяется и запускает центральный застойный скачок в газовое наполнение, нагревая газ до условий плавления.

— Эта платформа имеет отношение к приложениям для тестирования эффектов или судебной экспертизы, — сказал Маттиас Хоэнбергер, штатный научный сотрудник LLNL, — У нас есть эксперимент, запланированный на 2022-й год для изучения применений в качестве нейтронного источника света и в качестве источника нейтронов для измерений ядерного поперечного сечения с образцами материалов, прикрепленными к внешней стороне капсулы.

В платформе с перевернутой короной лазерные лучи направляются на внутренние стены через входные отверстия для лазера

Работа представляет новую платформу источника нейтронов. Как правило, нейтронные платформы NIF основаны на сферическом сжатии капсулы, заполненной дейтериевым и тритиевым (DT) топливом, что позволяет достичь давления и температуры, необходимых для того, чтобы DT подвергался термоядерным реакциям. Это достигается с использованием платформ для термоядерного синтеза с промежуточным удержанием (ICF) с косвенным приводом или взрывных толкателей с прямым приводом. В этих платформах падающий лазер приводит к толкающему действию снаружи капсулы, ускоряя стенку капсулы внутрь — либо из-за рентгеновских лучей, генерируемых в хольрауме, либо из-за лазера, падающего на саму капсулу. Это означает, что производительность очень чувствительна к асимметрии привода, поскольку она приводит к неравномерному толканию стенки и возможному смешиванию топлива и материала стенки в горячей точке.

Хоэнбергер сказал, что в этой новой схеме, которая была протестирована на лазере OMEGA и NIF, лазерные лучи направляются через входные отверстия лазера на внутреннюю стенку газонаполненной (D2 или DT) капсулы диаметром ~5 миллиметров. Это приводит к абляции материала стенки внутрь, который затем запускает сходящуюся ударную волну в газовый заполнитель. Ударная волна застаивается в центре и нагревает газовый наполнитель до состояния плавления. Однако из-за того, что лазерные лучи падают на внутреннюю стенку, сама стенка капсулы выталкивается наружу от центра, и на характеристики плавления доминирует удар, вызываемый абляцией.

Хоэнбергер сказал, что эта работа имеет два ключевых преимущества. Во-первых, он отделяет состав стенки от источника нейтронов и значительно снижает требования к качеству капсулы, такие как однородность толщины, чистота материала и шероховатость поверхности, поскольку стенка не смешивается с горячим пятном, так как выталкивается наружу, а не внутрь. Во-вторых, производительность очень нечувствительна к асимметриям с низким уровнем моды. Это означает, что лазерные лучи могут падать только с одной стороны, а не симметрично распределяться вокруг цели, без снижения выхода нейтронов.

Платформа была успешно продемонстрирована в экспериментах как с лазером OMEGA, так и с NIF.

Источник: https://phg.ru/novosti/nauka/uchenye-razrabotali-novuyu-geometriyu-p.html