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.
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 асимметрии 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.
