2005年12月7日
研究人员在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室在国家点火设施(NIF)中成功进行了重要的激光实验,验证了关键的计算机模拟以及与实现点火所需的等离子体和X射线环境相关的理论预测。
NIF已完成80%以上,是一座10层的建筑物,其中192个激光束集中在直径30英尺的铝制衬里内部的微小目标上。已经委托八个光束了。当完全运行(目前定于2009年中)时,NIF将用于研究和实现点火开关,从而短暂的能量爆发,其比其创建中的能量更大。点火是一项长期的成就,在实验室环境中从未在受控条件下发生。
一系列实验在物理评论的信(11月18日)文章中进行了描述,其主要作者是实验室的Eduard Dewald。
NIF的前四个光束被发射到称为hohlraums的各种大小的镀金圆柱体中,只有少量毫米。激光束通过一端的一个孔进入烟囱。在将来的NIF点火实验中,将放置在较大的hohlraum内部。然后,所有192个NIF激光束将通过两端的孔加热Hohlraum的内部,从而形成X射线,从而烧蚀(燃烧)并将胶囊浸入点火。
尽管高功率紫外线激光光的光束最多持续了9纳米秒(十亿分之一),但被认为是渴望点燃研究人员的。这种持续的脉冲是NIF独有的功能。
各种诊断仪器测量了Hohlraum内部的X射线光谱和辐射温度,并成像了足够能量的X射线,以通过Hohlraum壁退出。X射线的快照提供了清晰的图片,说明了Hohlraum内部的等离子体如何发展。
这些实验的目标之一是证明NIF即使在这个早期阶段,也能够跨越点火所需的全部hohlraum辐射温度。一系列不同尺寸的Hohlraums通过两种纳秒激光脉冲的辐照,显然可以实现该目标,这与约8亿瓦的纳秒激光脉冲相吻合,这与理论期望和其他设施的先前经验都产生了辐射温度。
此外,研究人员希望将其中一些“非常长”的激光脉冲发射到相对较小的hohlraums中,以测试给定的hohlraum何时充满等离子体的计算模型和理论模型。
NIF实验验证了这些预测,多种诊断仪器记录结果几乎完全如预期的。这些发现很重要,因为它们确认将用于NIF点火实验的较大的Hohlraums应该更慢地发育等离子体,这是控制点火所需的内爆的正确对称性的重要因素。
“这是一个非常清楚的证明,NIF确实处于通往点火道路上。计算机预测的预测非常准确。此外,NIF能够生产出符合我们几乎所有设计规范的高质量激光束。”
研究人员指出,通过“应用简单的分析模型来辐射温度极限”,可以将其结果推断到更高的激光能。换句话说,即使最初的实验仅限于前四个NIF梁,只有NIF最终1.8 Megajoule能量输出的1%,但科学家现在有充分的理由预测Hohlraum实验,而Hohlraum实验更热,更大且持续时间更长,并且持续时间更长NIF的所有192光束都完全运行。
“最让我惊讶的是,这是我在实验室进行激光实验的25年中的第一次,我们第一次尝试时,一切都完全完美地进行。”- 期刊文章的作者。“这是NIF团队的努力和质量控制的真正证明。”
一系列实验是NIF的首次霍尔拉姆运动,也是由实验室的尼诺·兰登(Nino Landen)协调的大型四名竞选活动的一部分,并参与了劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员,洛斯·阿拉莫斯国家实验室,英国原子武器机构(awe))和一般原子。
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