Krajowy kompleks laserowych reakcji termojądrowych

"Stwórz mini-gwiazdę na Ziemi" jest celem National Laser Thermonuclear Reaction Complex (NIF), w którym znajduje się największy laser o najsilniejszej zawartości energii, który znajduje się w Livermore w Kalifornii. 29 września 2010 r. NIF zakończyła pierwszy eksperyment zapłonowy, w którym 192 lasery skupiły się na małym cylindrze z kapsułą z zamrożonym paliwem wodorowym. Ten eksperyment był ostatnim z serii testów, które doprowadziły do ​​długo oczekiwanego "zapłonu", gdy jądra atomów paliwa w kapsule zostały zmuszone do połączenia, uwalniając ogromną energię. Oczekuje się, że uwolnienie energii termojądrowej w obiekcie po raz pierwszy przekroczy ilość energii zużytej na rozpoczęcie reakcji. Stanie się cennym źródłem siły. Budowa NIF zajęła ponad 3,5 miliarda dolarów od 1997 roku, kompleks jest częścią Livermore National Laboratory. Lawrence Naukowcy chcą osiągnąć pełne połączenie do 2012 roku.

(27 wszystkich zdjęć)

1. W krajowym zespole laserowych reakcji termojądrowych winda zabiera techników do docelowej kamery w celu przeprowadzenia inspekcji. Kamera to kulka o średnicy 10 metrów, złożona z paneli aluminiowych o grubości 10 cm. Pokryta jest 3 metrową warstwą betonu impregnowanego borem w celu absorpcji neutronów z reakcji termojądrowej. Otwory w komorze umożliwiają 192 promienie laserowe do penetracji komory. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

2. Największy pojedynczy element wyposażenia w Narodowym Kompleksie laserowych reakcji termojądrowych - 130-tonowa komora docelowa. Jego konstrukcja składa się z 6 średnich symetrycznych paneli i 12 asymetrycznych paneli zewnętrznych, które zostały wylane w fabryce aluminium w Ravenswood w Zachodniej Wirginii. Panele zostały przetransportowane do Creusot-Loire Industries we Francji, gdzie były ogrzewane i kształtowane za pomocą ogromnej prasy. Następnie te panele zostały wysłane do Precision Components Corp. w Yorku w Pensylwanii, gdzie przygotowywano spoiny. Następnie docelowa komnata została zebrana w Livermore National Laboratory. Lawrence (na zdjęciu). (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

3. Docelowa komora o średnicy 10 metrów została wprowadzona w czerwcu 1999 r. Okrągła komora próżniowa została zainstalowana w Livermore National Laboratory. Lawrence z jednym z największych dźwigów na świecie. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

4. Po umieszczeniu docelowej komory, ściany i dach zostały ukończone. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

5. Konstruktorzy instalują sprzęt w komorze celu. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

6. Betonowe stojaki w dwóch pomieszczeniach obsługują system infrastruktury wiązki 192 laserów. Jest to jeden z dwóch pokoi, w którym znajduje się 96 laserów. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

7. Instalacja systemu do utrzymania normalnych parametrów zasilania, w którym znajduje się ponad 160 km kabla wysokiego napięcia, przez który dostarczana jest energia do lamp błyskowych systemu (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

8. Dział lasera numer 2. Promień lasera przekracza 304 metry, a następnie dociera do kamery docelowej. Sekcja laserowa №2 została uruchomiona 31 lipca 2007 r. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

9. Wykonanie płytek zespolonych wzmacniacza ze szkła laserowego potrzebnych do budowy NIF (3 072 sztuki) ukończono w 2005 r. Płytki wzmacniające to szkło z fosforanu neodymu wyprodukowane przez Hoya Corporation USA i Schott Glass Technologies. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

10. Techniki Livermore National Laboratory. Lawrence John Hollis (z prawej) i Jim McElroy ustawili kamerę w docelowym przedziale w styczniu 2009 roku. Ta kamera była ostatnim z 6206 różnych modułów systemu optomechanicznego i sterowania, które nazywane są "wymiennymi jednostkami liniowymi". Został zainstalowany 26 września 2001 roku. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

11. NIF wymaga optyki wykonanej z dużych pojedynczych kryształów pierwotnego fosforanu potasu i deuterowanego fosforanu potasu. Każdy kryształ jest pocięty na kryształowe panele o średnicy 40 cm. Tradycyjnie deuterowany fosforan potasu wytwarzano metodą, w której konieczne było hodowanie jednego kryształu przez prawie dwa lata. Z czasem ten czas został skrócony do dwóch miesięcy. W wyniku tego procesu powstaje optyka o szerokości do 66 cm, wysokości 50 cm i wadze 380 kg. NIF potrzebuje 192 optyki wykonanej z deuterowanego pierwszorzędowego fosforanu potasu i 480 optyków z fosforanu potasu. Około 75 kryształów może osiągnąć wagę prawie 100 ton. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

12. Pracownicy na podłodze kamery NIF. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory / Jacqueline McBride)

13. Technik przeprowadza ostateczną inspekcję systemu optycznego dla NIF. Gdy system zostanie osiągnięty w 10-metrowej celi celowniczej z manipulatora diagnostycznego, będzie mógł wykonać zdjęcia wszystkich 192 wiązek laserowych. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

14. Krajowy kompleks laserowych reakcji termojądrowych w Livermore w Kalifornii. Budowa kompleksu została zakończona w marcu 2009 roku. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

15. Bloki ostatecznej optyki, które na tym zdjęciu znajdują się w dolnej półkuli kamery docelowej, zawierają specjalną optykę do kondycjonowania wiązki, konwersji kolorów i separacji kolorów. Skupiają one również promienie z kwadratowych płytek 40x40 cm w tym samym miejscu na celu, o średnicy zaledwie 2 milimetry. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

16. Cele milimetrowe muszą spełniać dokładne wymagania dotyczące gęstości, współśrodkowości i gładkości powierzchni. Naukowcy i inżynierowie opracowali precyzyjną maszynę do produkcji i montażu małych i złożonych celów. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory / Jacqueline McBride)

17. Kalifornijski gubernator Arnold Schwarzenegger odwiedził Narodowy Kompleks Laserowych Reakcji Termojądrowych w dniu 10 listopada 2008 roku. Od lewej do prawej: dyrektor NIF, dr Edward Moses, Schwarzenegger, dyrektor LLNL, dr George Miller. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory / Jacqueline McBride)

18. System ostatniej kontroli optycznej NIF, wbudowany w kamerę docelową, jest przeznaczony do wykonywania zdjęć wszystkich 192 promieni. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

19. Zdjęcie zrobione z podłogi komory celowej demonstruje ustawienie celu. Impulsy laserów pędzą do środka celu przez tryliony sekund w odległości ludzkich włosów od siebie. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

20. Docelowy lokalizator i układ wyrównania celu dokładnie określają cel w docelowej komorze. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

21. Kobieta trzyma urządzenie z wgłębieniem na końcu. Jest to cylinder wielkości ołówka, w którym znajduje się cel - okrągła kapsułka nie większa niż ziarno pieprzu, w którym płyną wszystkie lasery 192. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

22. Złota wnęka to mały pusty metalowy cylinder otaczający kapsułę paliwa. W termodynamice pojęcie "hohlraum" definiuje się jako "wnękę ze ściankami w równowadze promieniowej ze źródłem promieniowania we wnęce". Ta wnęka przekłada skierowaną energię ze światła laserowego lub wiązki cząstek na promieniowanie rentgenowskie. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

23. Prototyp berylowej kapsuły docelowej jest zawieszony pomiędzy dwoma ultracienkimi arkuszami plastiku. Maleńka kapsułka zostanie wypełniona ciekłą mieszaniną deuteru i trytu, które zostaną zamrożone do -255 stopni Celsjusza. Następnie 192 promienie laserowe wejdą do jamy, tworząc promienie rentgenowskie, które ogrzewają kapsułkę do temperatur zbliżonych do temperatury słońca. To stworzy niesamowity nacisk, który wyciśnie paliwo w kapsułce, zmuszając atomy w środku do połączenia i uwolnienia energii. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

24. W dniu 6 października 2010 r. W manipulatorze celu kriogenicznego zainstalowano blok z celem z wgłębieniem w maleńkiej kapsule. Dwie miedziane gałki tworzyły ekran wokół zimnego celu, aby go chronić, dopóki nie otworzy się pięć sekund przed strzałem. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

25. Lokalizator precyzyjnie określa środek celu i służy jako rodzaj kotwicy do łączenia wiązek laserowych. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

26. To właśnie pozostało z bloku docelowego po strzale z 6 października 2010 roku. System 192 wiązek laserowych wystrzelił energię lasera o wartości 1 megadżuli do pierwszej kapsuły kriogenicznej. 1 megadżul to energia zużyta przez 10 000 żarówek 100-watów na sekundę. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)

27. Trzy piętra separacji celu i wiele laserów i urządzeń diagnostycznych wokół kamery docelowej. (NIF / Lawrence Livermore National Laboratory)