LASNEX es un programa informático que simula las interacciones entre los rayos X y un plasma , junto con muchos efectos asociados con estas interacciones. El programa se utiliza para predecir el rendimiento de los dispositivos de fusión por confinamiento inercial (ICF) como el láser Nova o los "controladores" de haz de partículas propuestos. Se han utilizado versiones de LASNEX desde finales de la década de 1960 o principios de la de 1970, y el programa se ha actualizado constantemente. La existencia de LASNEX se mencionó en el artículo seminal de John Nuckolls en Nature en 1972 que introdujo por primera vez ampliamente el concepto ICF, [1]diciendo que era "... como descifrar un código enemigo. Te dice cuántas divisiones aplicar para resolver un problema". [2]
LASNEX utiliza un método de elementos finitos (FEM) bidimensional para los cálculos, dividiendo el área experimental en una cuadrícula de polígonos arbitrarios . Cada nodo de la cuadrícula registra valores para varios parámetros en la simulación . Los valores de los electrones e iones térmicos (de baja energía), los electrones supertérmicos (de alta energía y relativistas), los rayos X del láser, los productos de reacción y los campos eléctricos y magnéticos se almacenaron para cada nodo. Luego, el motor de simulación hace evolucionar el sistema a través del tiempo, lee valores de los nodos, aplica fórmulas y los vuelve a escribir. El proceso es muy similar a otros sistemas FEM, como los que se utilizan en aerodinámica . [3]
A pesar de los numerosos problemas en las primeras investigaciones de ICF, LASNEX ofreció sugerencias claras de que todo lo que se necesitaría para alcanzar la ignición serían ligeros aumentos en el rendimiento . [2] A fines de la década de 1970, el trabajo adicional con LASNEX indicó que el problema no era tanto la energía como la cantidad de rayos láser, y sugirió que el láser Shiva con 10 kJ de energía en 20 rayos alcanzaría la ignición. No lo hizo, al no poder contener la inestabilidad de Rayleigh-Taylor . [2] Una revisión del progreso realizada por The New York Times al año siguiente señaló que el sistema "no alcanzó las estimaciones más optimistas por un factor de 10.000". [2]
Los resultados del mundo real del proyecto Shiva se usaron luego para ajustar el código LASNEX, que ahora predecía que una máquina algo más grande, el láser Nova , alcanzaría la ignición. No lo hizo; aunque Nova demostró reacciones de fusión a gran escala, estuvo lejos de la ignición. [2]
Los resultados de Nova también se usaron para ajustar el sistema LASNEX, que una vez más predijo que se podía alcanzar la ignición, esta vez con una máquina significativamente más grande. Dadas las fallas pasadas y el aumento de los costos, el Departamento de Energía decidió probar directamente el concepto con una serie de pruebas nucleares subterráneas conocidas como "Halite" y "Centurion", según el laboratorio que estuviera a cargo del experimento. Halite/Centurion colocó objetivos ICF típicos en hohlraums, cilindros de metal destinados a suavizar la energía del conductor para que brille en el objetivo de combustible de manera uniforme. Los conjuntos de hohlraum/combustible se colocaron a varias distancias de una pequeña bomba atómica, cuya detonación liberó cantidades significativas de rayos X. Estos rayos X calentaron los hohlraums hasta que brillaron en el espectro de rayos X (después de haber sido calentado "caliente de rayos X" en lugar de "caliente blanco") y fue esta suave iluminación de rayos X la que inició las reacciones de fusión dentro del Gasolina. Estos resultados demostraron que la cantidad de energía necesaria para provocar la ignición era de aproximadamente 100 MJ, unas 25 veces mayor que cualquier máquina que se estuviera considerando. [2]
Los datos de Halite/Centurion se usaron para ajustar aún más LASNEX, que luego predijo que la formación cuidadosa del pulso láser reduciría la energía requerida en un factor de unas 100 veces, entre 1 y 2 MJ, por lo que un diseño con una salida total de 4 MJ comenzó a estar en el lado seguro. Esto surgió como el concepto de la Instalación Nacional de Ignición . [2]