Tres artículos destacan los resultados del experimento de rendimiento récord de 1,3 megajulios

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En el primer aniversario del logro de más de 1,3 megajulios en la Instalación Nacional de Ignición de LLNL, los resultados científicos de este experimento sin precedentes se han publicado en tres artículos revisados ​​por pares: Cartas de revisión física y dos Examen físico E:. Esta imagen estilizada muestra el objetivo criogénico utilizado para estos experimentos de fusión inercial sin precedentes. Crédito: James Wickboldt/LLNL

Después de décadas de investigación de fusión por confinamiento inercial, se obtuvo por primera vez un rendimiento de más de 1,3 megajulios (MJ) en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) el 8 de agosto de 2021, lo que detuvo a los investigadores. para lograr la ganancia de fusión y el avance científico.


En el primer aniversario de este logro histórico, los resultados científicos de este experimento sin precedentes se han publicado en tres artículos revisados ​​por pares: Cartas de revisión física y dos Examen físico E:. Uno incluye más de 1000 autores. Cartas de revisión física papel para reconocer y reconocer a las muchas personas que han trabajado durante muchas décadas para hacer posible este importante avance.

«La toma récord fue un gran avance científico fusión investigación que confirma que la ignición por fusión en el laboratorio es posible en NIF», dijo Omar Hurriken, científico principal del Programa de Fusión por Confinamiento Inercial de LLNL. «Lograr las condiciones necesarias para la ignición ha sido un objetivo de larga data de todas las investigaciones de fusión por confinamiento inercial y abre el acceso a un nuevo régimen experimental en el que el autocalentamiento de partículas alfa supera todos los mecanismos de enfriamiento del plasma de fusión».

Los documentos detallan los resultados del 8 de agosto de 2021 y el diseño, las mejoras y las mediciones experimentales relacionadas. El físico de LLNL Alex Zylstra, experimentador principal y primer autor del experimento. Examen físico E: el periódico señaló que en 2020 y principios de 2021, el laboratorio realizó por primera vez experimentos en modo de «plasma ardiente», que preparó el escenario para el disparo récord.

«A partir de ese diseño, hicimos varias mejoras para llegar al lanzamiento del 8 de agosto de 2021», dijo. «Las mejoras en el diseño físico y la calidad del objetivo contribuyeron al éxito del tiro de agosto, que se discute Examen físico E: documentos».

Este experimento incluyó varios cambios, incluido un diseño de objetivo mejorado. «Reducir el tiempo en tierra con hohlraums más eficientes en comparación con los experimentos anteriores fue clave para cambiar entre la quema de plasma y los modos de ignición», dijo la física del LLNL Annie Critcher, diseñadora principal y primera autora del otro. Examen físico E: papel «Otros cambios importantes fueron la calidad mejorada del cartucho y un tubo de llenado de combustible más pequeño».

Tres artículos revisados ​​por pares destacan los resultados científicos del rendimiento récord del National Flaking Facility

Esta imagen en tres partes muestra la geometría típica de un objetivo cortado (a), que incluye un holram de uranio empobrecido recubierto de oro que rodea una cápsula HDC con algunas características etiquetadas. Una vaina, de ~2 mm de diámetro, ~1 ​​cm de alto en el centro del acebo, ocupa una pequeña fracción del volumen. Los rayos láser ingresan al objetivo a través de aberturas superiores e inferiores llamadas orificios de entrada láser. En b, la potencia láser total (azul) en función del tiempo y la temperatura de radiación de Holraum simulada para el experimento del 8 de agosto de 2021 se muestran con varios elementos clave etiquetados. Todas las imágenes son de 100 micras cuadradas. Los datos de imagen se utilizan para reconstruir el volumen de plasma del punto caliente, que es necesario para inferir la presión y otras propiedades del plasma. Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Desde el experimento de agosto pasado, el equipo ha realizado una serie de experimentos para tratar de replicar el rendimiento y comprender la sensibilidad experimental en este nuevo modo.

«Muchas variables pueden afectar cada experimento», dijo Critcher. «192 rayos láser no hagas lo mismo de un disparo a otro, la calidad de los objetivos varía y la capa de hielo crece con diferente rugosidad en cada objetivo. Estos experimentos brindaron la oportunidad de probar y comprender la variabilidad inherente de este nuevo y sensible régimen experimental».

Aunque los experimentos repetidos no alcanzaron el mismo nivel de rendimiento de fusión que el experimento de agosto de 2021, todos mostraron una acumulación de cápsula mayor que la unidad en el rango de 430–700 kJ, significativamente más alto que el rendimiento más alto anterior en febrero de 170 kJ. 2021. Los datos de estos y otros experimentos brindan pistas importantes sobre qué salió bien y qué cambios se necesitan para replicar y superar el experimento en el futuro. El equipo también utiliza datos experimentales para comprender mejor los procesos fundamentales. encendido por fusión y quemar y mejorar las herramientas de simulación en apoyo de la gestión de inventario.

De cara al futuro, el equipo está trabajando para aprovechar la acumulación datos experimentales y simulaciones para pasar a un régimen más robusto más allá del acantilado de la llamarada, donde las tendencias generales encontradas en este nuevo régimen experimental pueden separarse mejor de la variabilidad del objetivo y el rendimiento del láser.

Los esfuerzos para aumentar la eficiencia y la durabilidad de la fundición continúan a través de mejoras en el láser, mejoras en los objetivos y cambios de diseño que mejoran aún más la entrega de energía al punto caliente mientras mantienen o incluso aumentan la presión del punto caliente. Esto incluye mejorar la compresión del combustible de fusión, aumentar la cantidad de combustible y otras formas.

“Es muy emocionante tener una ‘prueba de existencia’. brote en el laboratorio», dijo Hurricane. «Estamos operando en un modo al que ningún investigador ha accedido desde el final de las pruebas nucleares, y es una oportunidad increíble para expandir nuestro conocimiento a medida que continuamos progresando».


Los investigadores están al borde de la ignición en la Instalación Nacional de Ignición


Información Adicional:
H. Abu-Shawareb et al, Criterio de Lawson para la ignición excedida en un experimento de fusión inercial, Cartas de revisión física (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.075001

AB Zylstra et al, Adquisición experimental y firmas de bengalas en la estación nacional de bengalas, Examen físico E: (2022). DOI: 10.1103/PhysRevE.106.025202

ALABAMA. Kreacher et al., diseñando un experimento de fusión inercial que excede el criterio de Lawson para la ignición, Examen físico E: (2022). DOI: 10.1103/PhysRevE.106.025201

Cotizar:Tres artículos destacan los resultados del experimento de rendimiento récord de 1,3 megajulios (9 de agosto de 2022), consultados el 9 de agosto de 2022 en https://phys.org/news/2022-08-papers-highlight-results-megajoule-yield.html:

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