Tres artículos que destacan los resultados del experimento de cultivo estándar de 1,3 megajulios

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En el primer aniversario de lograr un rendimiento de más de 1,3 megajulios en la Instalación Nacional de Ignición de LLNL, los resultados científicos de este experimento estándar se publicaron en tres artículos revisados ​​por pares: uno en mensajes de revisión física y dos en revisión física. Esta imagen estilizada muestra un objetivo criogénico utilizado en experimentos de fusión inercial para localizar registros. Crédito: James Wickboldt/LLNL

Después de décadas de investigación de fusión en autoconfinamiento, el 8 de agosto de 2021 se logró por primera vez un rendimiento de más de 1,3 megajulios en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), lo que colocó a los investigadores en el umbral de la ganancia de fusión y la ignición científica.

En el primer aniversario de este logro histórico, los resultados científicos de este experimento estándar se han publicado en tres artículos revisados ​​por pares: uno en mensajes de revisión física y dos en revisión física. Más de 1000 autores están incluidos en una mensajes de revisión física Un documento para reconocer y agradecer a las muchas personas que han trabajado durante muchas décadas para permitir este gran avance.

“La toma récord fue un gran avance científico en la investigación de la fusión, que demuestra que la ignición de la fusión in vitro es posible en NIF”, dijo Omar Hurrican, científico jefe del programa de fusión de autoconfinamiento de LLNL. “Lograr las condiciones necesarias para la ignición ha sido un objetivo de larga data de todas las investigaciones de fusión de autoconfinamiento y abre el acceso a un nuevo sistema experimental donde el autocalentamiento de las partículas alfa supera todos los mecanismos de enfriamiento en los plasmas de fusión”.

Los documentos describen, en detalle, los resultados del 8 de agosto de 2021 y el diseño, las mejoras y las mediciones experimentales asociadas. El físico de LLNL Alex Zylstra, experimentador principal y primer autor del experimento. revisión física Y el periódico señaló que en 2020 y principios de 2021, el laboratorio realizó experimentos sobre el sistema de “quema de plasma” por primera vez, allanando el camino para una imagen récord.

“A partir de este diseño, hicimos varias mejoras para llegar a la instantánea del 8 de agosto de 2021”, dijo. “Las mejoras en el diseño físico y la calidad del blanco ayudaron al éxito del tiro de agosto, que se analiza en revisión física Hojas.”

Este experimento incluyó algunos cambios, incluido un diseño de objetivo mejorado. La física del LLNL Annie Kretcher, diseñadora principal y primera autora del otro investigador, dijo: revisión física papel. “Otros cambios importantes fueron la calidad mejorada de la cápsula y un tubo de llenado de combustible más pequeño”.

Tres artículos revisados ​​por pares destacan los resultados científicos de la quema estándar para la Instalación Nacional de Ignición

Esta imagen en tres partes muestra la geometría del objetivo de corte característico (A) que incluye un holoma de uranio empobrecido revestido de oro que rodea la cápsula HDC con algunas de las características descritas. La cápsula, con un diámetro de 2 mm, en el centro de la altura hohlraum ~ 1 cm, ocupa una pequeña parte del volumen. Los rayos láser ingresan al objetivo a través de los orificios superior e inferior, que se denominan orificios de entrada del láser. En (b), se muestra la potencia láser total (azul) frente al tiempo y la temperatura de la radiación hohlraum simulada para el experimento del 8 de agosto de 2021 con algunos elementos base etiquetados. Todas las imágenes son de 100 µm cuadrados. Los datos de imágenes se utilizan para reconstruir el volumen de plasma de punto de acceso necesario para inferir la presión y otras propiedades del plasma. Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Desde el experimento de agosto pasado, el equipo ha estado realizando una serie de experimentos para tratar de replicar el rendimiento y comprender las sensibilidades experimentales en este nuevo sistema.

“Muchas variables pueden influir en cada prueba”, dijo Critcher. “Los 192 láseres no funcionan exactamente igual de un disparo a otro, la calidad de los objetivos varía y la capa de hielo crece con una rugosidad diferente en cada objetivo. Estos experimentos brindaron la oportunidad de probar y comprender la variación inherente a este nuevo y sensible sistema experimental.”

Si bien las iteraciones no alcanzaron el mismo nivel de rendimiento de fusión que el experimento de agosto de 2021, todas mostraron un aumento de cápsula más grande que la unidad con rendimientos en el rango de 430-700 kJ, mucho más alto que la producción más alta anterior de 170 kJ de Febrero. 2021. Los datos de estos y otros experimentos brindan pistas importantes sobre lo que se hizo bien y qué cambios se necesitan para replicar ese experimento y superarlo en el futuro. El equipo también utiliza datos empíricos para comprender mejor los procesos básicos de fusión e ignición por combustión y para mejorar las herramientas de simulación para respaldar la administración del inventario.

De cara al futuro, el equipo está trabajando para aprovechar los datos experimentales acumulados y las simulaciones para avanzar hacia un sistema más robusto, más allá del acantilado de ignición, donde las tendencias generales que se encuentran en este nuevo sistema experimental se pueden separar mejor de la variabilidad en los objetivos y el láser. actuación.

Se están realizando esfuerzos para aumentar el rendimiento y la durabilidad de la fusión a través de mejoras láser, optimización de objetivos y modificaciones de diseño que mejoran aún más la entrega de energía del punto de acceso mientras mantienen o incluso aumentan la presión del punto de acceso. Esto incluye mejorar la presión del combustible de fusión, aumentar la cantidad de combustible y otros métodos.

“Es muy emocionante tener una ‘prueba de existencia’ para estallar en el laboratorio”, dijo Hurricane. “Estamos trabajando bajo un sistema al que ningún investigador ha tenido acceso desde que terminaron las pruebas nucleares, y es una gran oportunidad para expandir nuestro conocimiento a medida que continuamos progresando”.


Investigadores a punto de encender la integración en la Instalación Nacional de Ignición


más información:
H. Abu Shawareb et al, Excediendo el criterio de Lawson para la ignición en un experimento de fusión inercial, mensajes de revisión física (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.075001

AB Zylstra et al, Logro experimental y firmas de ignición en la Instalación Nacional de Ignición, revisión física (2022). DOI: 10.1103/PhysRevE.106.025202

Al Critcher et al., Diseñando un experimento de fusión inercial que excede el criterio de ignición de Lawson, revisión física (2022). DOI: 10.1103/PhysRevE.106.025201

Presentado por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

La frase: Tres artículos que destacan los resultados de un experimento estándar de productividad de 1,3 megajulios (9 de agosto de 2022) Consultado el 9 de agosto de 2022 en https://phys.org/news/2022-08-papers-highlight-results-megajoule-yield.html

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