À beira de iniciar a fusão na National Ignition Facility

Os experimentos conduzidos em agosto renderam um rendimento recorde de mais de 1,3 megajoules.

Após décadas de pesquisa de fusão de autoconfinamento, um rendimento recorde de mais de 1,3 megajoules (MJ) de reações de fusão foi alcançado in vitro pela primeira vez durante um experimento no Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) National Ignition Facility (NIF) em agosto 8, 2021. Esses resultados são uma melhoria de 8 vezes em relação aos testes conduzidos na primavera de 2021 e um aumento de 25 vezes em relação aos retornos NIF padrão para 2018 (Figura 1).

O NIF direciona, amplifica, reflete e foca 192 feixes de laser poderosos em um alvo aproximadamente do tamanho de uma borracha de lápis em alguns bilionésimos de segundo. O NIF gera temperaturas-alvo de mais de 180 milhões de graus Fahrenheit e pressões de mais de 100 bilhões da atmosfera terrestre. Essas condições extremas fazem com que os átomos de hidrogênio do alvo se fundam e liberem energia em uma reação termonuclear controlada.

Figura 1. Esta imagem mostra o rendimento de fusão (MJ) de 2011 até o momento. crédito: LLNL

A física Debbie Callahan do LLNL discutirá essa conquista durante uma sessão plenária em 63^{pesquisa e desenvolvimento} Reunião Anual do Departamento de Física do Plasma da APS. Embora tenha havido uma cobertura significativa da mídia sobre essa conquista, esta palestra representará a primeira oportunidade de abordar essas descobertas e o caminho a seguir no âmbito da Conferência Científica.

Alcançar rendimentos tão altos tem sido um objetivo de longa data da pesquisa de fusão autocontida e coloca os pesquisadores no limiar da ignição por fusão, um objetivo importante para o NIF, o maior e mais energético laser do mundo.

A comunidade de pesquisa de fusão usa muitas definições técnicas de ignição, mas a National Academy of Sciences adotou a definição de “ganho maior que unidade” em uma revisão de 1997 do NIF, significando que a saída de fusão é maior do que a potência do laser fornecida. Este experimento produziu uma taxa de transferência de fusão de aproximadamente dois terços da potência do laser entregue, que está muito perto deste alvo.

A experiência é construída em vários desenvolvimentos desenvolvidos pela equipe do NIF ao longo dos últimos anos, incluindo novos diagnósticos; Melhorias de fabricação direcionadas no invólucro da cápsula, tubo de enchimento e hohlraum (um cilindro de ouro que segura a cápsula alvo); Melhoria da precisão do laser e alterações de design para aumentar a potência combinada com a explosão e a pressão de implosão.

Esses desenvolvimentos abrem o acesso a um novo regime experimental, com novos métodos de pesquisa e a oportunidade de medir a modelagem usada para entender a proximidade da ignição.

Reunião: 63ª Reunião Anual do Departamento de Física do Plasma da APS

AR01.00001: Obtendo plasma queimado em uma ignição a laser nacional (NIF)