Los preamplificadores de National Ignition Facility son el primer paso para aumentar la energía de los rayos láser a medida que avanzan hacia la cámara de destino. Crédito: Damien Jemison / LLNL
Los experimentos llevados a cabo en agosto lograron un rendimiento récord de más de 1,3 megajulios.
Después de décadas de investigación de fusión por confinamiento inercial, se logró por primera vez en el laboratorio un rendimiento récord de reacciones de fusión de 1,3 megajulios (MJ) durante un experimento en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) el 8 de agosto de 2021 Estos resultados marcan una mejora de 8 veces con respecto a los experimentos realizados en la primavera de 2021 y un aumento de 25 veces con respecto al rendimiento récord de NIF de 2018 (Figura 1).
NIF orienta, amplifica, refleja y enfoca con precisión 192 potentes rayos láser sobre un objetivo del tamaño de un borrador de lápiz en unas mil millonésimas de segundo. NIF genera temperaturas objetivo de más de 180 millones de F y presiones de más de 100 mil millones de atmósferas terrestres. 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 (megajulios) desde 2011 hasta el presente. Crédito: LLNL
La física de LLNL Debbie Callahan discutirá este logro durante una sesión plenaria en 63rd Reunión Anual de la División APS de Física del Plasma. 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 una conferencia científica.
Alcanzar estos grandes rendimientos ha sido un objetivo de larga data para la investigación de la fusión por confinamiento inercial y coloca a los investigadores en el umbral de la ignición por fusión, un objetivo importante de NIF, el láser más grande y energético del mundo.
La comunidad de investigación de la fusión utiliza muchas definiciones técnicas para la ignición, pero la Academia Nacional de Ciencias adoptó la definición de «ganancia mayor que la unidad» en una revisión de 1997 de la NIF, lo que significa que la fusión rinde más que la energía láser suministrada. Este experimento produjo un rendimiento de fusión de aproximadamente dos tercios de la energía láser que se entregó, tentadoramente cerca de ese objetivo.
El experimento se basó en varios avances desarrollados en los últimos años por el equipo del NIF, incluidos nuevos diagnósticos; mejoras en la fabricación del objetivo en la cubierta de la cápsula, el tubo de llenado y el hohlraum (un cilindro de oro que sostiene la cápsula objetivo); precisión láser mejorada; y cambios de diseño para aumentar la energía acoplada a la implosión y la compresión de implosión.
Estos avances abren el acceso a un nuevo régimen experimental, con nuevas vías de investigación y la oportunidad de utilizar modelos de referencia para comprender la proximidad de la ignición.
Reunión: 63a Reunión Anual de la División de Física del Plasma de APS
AR01.00001: Golpear una quemadura de plasma en el láser de la Instalación Nacional de Ignición (NIF)
