Laser Mégajoule ( LMJ ) es un gran dispositivo de investigación de fusión por confinamiento inercial (ICF) basado en láser cerca de Burdeos , Francia , construido por la dirección francesa de ciencia nuclear, Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA).
Laser Mégajoule planea entregar más de 1 MJ de energía láser a sus objetivos, comprimiéndolos a aproximadamente 100 veces la densidad del plomo. Tiene aproximadamente la mitad de energía que su contraparte estadounidense, la National Ignition Facility (NIF). Laser Mégajoule es el experimento ICF más grande fuera de los EE. UU.
La tarea principal de Laser Mégajoule será perfeccionar los cálculos de fusión para las propias armas nucleares de Francia . [1] Una parte del tiempo del sistema se reserva para experimentos de ciencia de materiales. [2]
La construcción de la LMJ tomó 15 años y costó 3.000 millones de euros. [3] Se declaró operativo el 23 de octubre de 2014, cuando realizó su primer conjunto de experimentos relacionados con armas nucleares.
Descripción
Laser Mégajoule utiliza una serie de 22 "líneas de luz" láser. Están organizados en cuatro "salas" separadas, dos cada una una al lado de la otra a cada lado del área experimental en el centro. Dos de los pasillos tienen cinco líneas, los otros dos tienen seis. [4]
El láser comienza en cuatro láseres optoelectrónicos , uno para cada sala. La luz láser de estas fuentes se amplifica en una serie de 120 módulos de preamplificador (PAM), saliendo de los PAM como un rayo cuadrado de aproximadamente 40 por 40 milímetros (1,6 por 1,6 pulgadas). El sistema está dispuesto de modo que los haces de los PAM se envíen a los amplificadores en grupos de ocho, dispuestos como dos grupos de cuatro haces, un "cuádruple", uno encima del otro. Esto permite que cada línea de amplificador produzca ocho haces separados. Por el contrario, NIF utiliza amplificadores individuales para cada uno de sus 192 haces. [4]
Cada línea de luz contiene dos amplificadores de vidrio principales, que se bombean ópticamente mediante lámparas de destellos de xenón . Para extraer más potencia de los amplificadores, que no son particularmente eficientes para transmitir potencia al haz, el pulso láser se envía a través de los amplificadores dos veces mediante un interruptor óptico frente a un espejo. [4]
Cuando se completa la amplificación, los rayos viajan hacia el "extremo de la línea", el más cercano a la cámara objetivo en el centro del edificio. Cada rayo se refleja en una serie de seis espejos para reorganizarlos desde su orientación paralela en las líneas de luz que se colocarán alrededor de la cámara objetivo. Luego, los rayos viajan a través de un multiplicador de frecuencia óptica para aumentar la frecuencia en el ultravioleta . Finalmente, se enfocan hacia abajo a aproximadamente 0.25 milímetros (0.0098 in) antes de ingresar a la cámara objetivo. [4]
La cámara experimental consta de una esfera de 10 metros (33 pies) de diámetro de aluminio de 10 centímetros (3,9 pulgadas) de espesor, que pesa alrededor de 140 toneladas métricas. Está cubierto por una capa de 40 centímetros (16 pulgadas) de hormigón borado que forma un escudo biológico. [5]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Monocristal_dsc03676.jpg/440px-Monocristal_dsc03676.jpg)
Experimentos
Al igual que NIF, LMJ tiene la intención de utilizar el enfoque de " accionamiento indirecto ", donde la luz láser se utiliza para calentar un cilindro de alta Z hecho de un metal pesado (a menudo oro ) conocido como " hohlraum ". Luego, el hohlraum emite rayos X , que se utilizan para calentar una pequeña pastilla de combustible que contiene un combustible de fusión deuterio - tritio (DT). [6]
Aunque se pierde una considerable energía láser al calentar el hohlraum, los rayos X son mucho más eficientes para calentar la pastilla de combustible, lo que hace que el método de accionamiento indirecto sea aplicable a la investigación de armas nucleares. Los rayos X calientan rápidamente la capa exterior del gránulo tan rápido que explota hacia afuera, lo que hace que el resto del gránulo sea forzado hacia adentro y provoque una onda de choque que viaje a través del gránulo hasta el centro. Cuando la onda de choque converge desde todas las direcciones y se encuentra en el medio, la densidad y la temperatura alcanzan brevemente el criterio de Lawson y comienzan las reacciones de fusión. Si la velocidad de las reacciones es lo suficientemente alta, el calor generado por estas reacciones será suficiente para hacer que el combustible circundante se fusione también, este proceso continúa hasta que se consume la mayor parte del combustible en la pastilla. Este proceso se conoce como "ignición" y ha sido durante mucho tiempo un objetivo de los investigadores de la fusión.
Historia
La construcción del Laser Mégajoule comenzó con una única línea de luz prototipo conocida como Ligne d'Intégration Laser ( Línea de integración láser ), o LIL , impulsada por un banco de energía de 450 MJ. Básicamente, era una versión más pequeña de las líneas en el diseño principal, con cuatro vigas en lugar de ocho. Entró en línea en 2002, elaboró 1.595 pulsos y realizó 636 experimentos antes de cerrarse en febrero de 2014. Su último experimento fue llevado a cabo por LULI, Ecole Polytechnique y CELIA en la Universidad de Burdeos. [7]
LMJ se retrasó varias veces, pero solo por períodos cortos. Diseñado para entrar en funcionamiento a principios de 2014, [8] el programa se retrasó hasta diciembre [9], pero finalmente se retrasó nuevamente hasta octubre. [10]
Referencias
- ^ "Le Laser Mégajoule" . CEA - Direction des Applications Militaires . Consultado el 12 de junio de 2012 .
- ^ "El láser de megajulios" .
- ^ "Beneficios para la industria" .
- ^ a b c d "La línea láser" .
- ^ "Sala Experimental" .
- ^ "objetivo" .
- ^ "Línea de integración láser" .
- ^ Charles Crespya; Denis Villate; Olivier Lobios (2013). "Estudio del comportamiento térmico del calorímetro de megajulios láser para la optimización de la incertidumbre de la medición de energía" . Revisión de instrumentos científicos . 81 (1). Archivado desde el original el 11 de julio de 2013.
- ^ Hélène Arzeno (11 de enero de 2014). "Premier tir le 2 décembre au Laser Megajoule" . Sud Ouest . Consultado el 25 de octubre de 2014 .
- ^ "Una herramienta única" .
enlaces externos
- Sistemas ópticos en la LMJ
- Laser Mégajoule (en francés )
- Laser Mégajoule (en inglés )
Coordenadas : 44 ° 38′30.88 ″ N 0 ° 47′15.91 ″ W / 44,6419111 ° N 0,7877528 ° W / 44.6419111; -0,7877528