Nacionalni kompleks laserskih termonuklearnih reakcij

"Ustvarite mini zvezdo na Zemlji" je cilj National Laser Thermonuclear Reaction Complex (NIF), kjer se nahaja največji laser z najmočnejšo energijsko vsebino, ki se nahaja v Livermoreju v Kaliforniji. 29. septembra 2010 je NIF zaključil prvi vžigalni poskus, v katerem so se na lasersko jedro z laserskim gorilnikom osredotočili na majhne jeklenke s kapsulo z zamrznjenim vodikovim gorivom. Ta poskus je bil zadnji v nizu preskusov, ki bi vodili do dolgočasnega "vžiga", ko se jedra atomov goriva v kapsuli prisilijo združiti in sproščajo ogromno energije. Pričakuje se, da bo sprostitev fuzijske energije na objektu prvič presegla porabljeno energijo za zagon reakcije. Postala bo dragocen vir moči. Izgradnja NIF je od leta 1997 znašala več kot 3,5 milijarde dolarjev, kompleks je del Livermorskega nacionalnega laboratorija. Lawrence Znanstveniki želijo doseči popolno združitev do leta 2012.

(27 fotografij skupaj)

1. V Nacionalnem kompleksu laserskih termonuklearnih reakcij dvigalo prevzame tehnike na ciljno kamero za pregled. Kamera je premer 10 metrov, sestavljen iz aluminijastih plošč debeline 10 cm. Pokrit je s 3-metrsko plast betona, impregniranega z borom, da absorbira nevtrone iz fuzijske reakcije. Luknje v komori omogočajo prodiranje 192 laserskih žarkov v komoro. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

2. Največji kos opreme v Nacionalnem kompleksu laserskih termonuklearnih reakcij - 130-tonska ciljna komora. Njegova zasnova je sestavljena iz 6 srednje velikih simetričnih plošč in 12 asimetričnih zunanjih panelov, ki so bili vliti v tovarno aluminija v Ravenswoodu, v Zahodni Virginiji. Paneli so bili prepeljani do Creusot-Loire Industries v Franciji, kjer so bili ogreti in oblikovani z velikim tiskom. Nato so bile te plošče poslane Precision Components Corp. v kraju York, Pennsylvania, kjer so bili pripravljeni zvari. Potem je bila ciljna komora sestavljena v Livermorejevem nacionalnem laboratoriju. Lawrence (na sliki). (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

3. Ciljna komora s premerom 10 metrov je vzpostavljena junija 1999. V Livermorejevem nacionalnem laboratoriju je bila nameščena okrogla vakuumska komora. Lawrence z enim od največjih žerjavov na svetu. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

4. Ko je bila ciljna komora nameščena, so bile stene in streha končane. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

5. Builders namestiti opremo v komoro tarče. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

6. Stojala za beton v dveh prostorih podpirata sistem daljinskega ogrevanja s 192 laserji. To je ena od dveh sob, v katerih je 96 laserjev vsak. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

7. Vgradnja sistema za vzdrževanje normalnih parametrov napajalne napetosti, v katerih je več kot 160 km visokonapetostnega kabla, skozi katerega se dobavlja energija v sistemske bliskavice. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

8. Oddelek za lasersko številko 2. Laserski žarek potuje čez 304 metrov in nato doseže ciljno kamero. Laserski odsek 2 je bil naročen 31. julija 2007. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

9. Izdelava taljenih ploščic ojačevalnika laserskega stekla, potrebnega za izdelavo NIF (3.072 kosov), je bila končana leta 2005. Ojačevalne plošče so neodim-fosfatno steklo, ki ga proizvajajo Hoya Corporation USA in Schott Glass Technologies. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

10. Tehnike Livermorski nacionalni laboratorij. Lawrence John Hollis (desno) in Jim McElroy sta januarja 2009 postavila kamero v tarčnem oddelku. Ta fotoaparat je bil zadnji od 6206 različnih optomehaničnih in kontrolnih modulov, ki se imenujejo "zamenljive linearne enote". Nameščen je bil 26. septembra 2001. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

11. NIF zahteva optiko, proizvedeno iz velikih monokristalov primarnega kalijevega fosfata in devteriranega kalijevega fosfata. Vsak kristal razrežemo na 40 cm kristalne plošče. Tradicionalno je bil kalijev fosfat deuteriziran z metodo, za katero je bilo treba dvigniti kristal že skoraj dve leti. Sčasoma se je ta čas zmanjšal na dva meseca. Zaradi tega procesa se optika proizvaja do širine 66 cm, visine 50 cm in teže 380 kg. NIF potrebuje 192 optike, izdelane iz tradicionalnega deuteriziranega primarnega kalijevega fosfata in 480 optike iz kalijevega kislinskega fosfata. Približno 75 kristalov lahko doseže težo skoraj 100 ton. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

12. Delavci na tleh kamere ciljajo NIF. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore / Jacqueline McBride)

13. Tehnik izvede končni pregled optičnega sistema za NIF. Ko je sistem dosežen v 10-metrski ciljni komori iz diagnostičnega manipulatorja, bo lahko izdelal fotografije vseh 192 laserskih žarkov. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

14. Nacionalni kompleks laserskih termonuklearnih reakcij v Livermoreju v Kaliforniji. Gradnja kompleksa je bila končana marca 2009. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

15. Bloki končne optike, ki se na tej fotografiji nahajajo na spodnji polobli ciljne kamere, vsebujejo posebno optiko za kondicioniranje snopa, pretvorbo barve in ločevanje barv. Osvetlijo tudi žarke s kvadratnih ploščic 40x40 cm na istem mestu na tarči, le 2x2 mm premera. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

16. Millimetrski cilji morajo ustrezati natančnim zahtevam gostote, koncentracije in gladkosti površine. Znanstveniki in inženirji so razvili natančen stroj za proizvodnjo in sestavljanje majhnih in zapletenih ciljev. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore / Jacqueline McBride)

17. Kalifornijski guverner Arnold Schwarzenegger je 10. novembra 2008 obiskal Nacionalni kompleks laserskih termonuklearnih reakcij. Od leve proti desni: direktor NIF Dr. Edward Moses, Schwarzenegger, direktor LLNL Dr. George Miller. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore / Jacqueline McBride)

18. Zadnji optični sistem NIF, vgrajen v ciljno kamero, je zasnovan za izdelavo slik vseh 192 žarkov. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

19. Fotografija iz dna ciljne komore dokazuje, da je tarča določena. Stiki laserskih žarkov segajo v središče cilja za več milijard sekund na razdalji človeških las drug od drugega. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

20. Ciljni lokator in ciljni sistem poravnave natančno določata cilj v ciljni komori. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

21. Ženska na koncu ima napravo z votlino. Je cilinder, ki je velikost svinčnika, v katerem se nahaja tarča - okrogla kapsula ne več kot poperkinja, v kateri tečejo vsi 192 laserji. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

22. Zlata votlina je majhen votli kovinski valj, ki obdaja kapsule za gorivo. V termodinamiki je izraz "hohlraum" opredeljen kot "votlina s stenami v sevalnem ravnotežju z virom sevanja v votlini". Ta votlina pretvori usmerjeno energijo iz laserske svetlobe ali snopa delcev v rentgensko sevanje. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

23. Prototip berilne celične kapsule se suspendira med dvema ultra tanjšima plastičnima listoma. Drobna kapsula bo napolnjena s tekočo mešanico devterija in tritija, ki bo zamrznjena na -255 stopinj Celzija. Potem se v votlino vstopi 192 laserskih žarkov, ki ustvarjajo rentgenske žarke, ki segrejejo kapsulo na temperature, ki so blizu sončni temperaturi. To bo ustvarilo neverjeten pritisk, ki bo stisnil gorivo v kapsuli in prisilil atomov v notranjost, da se združijo in sprostijo energijo. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

24. 6. oktobra 2010 je bil v manipulatorju kriogenega cilja nameščen blok s tarčo z votlino v drobceni kapsuli. Dva bakrenih gumbov sta oblikovala zaslon okoli hladnega cilja, da bi jo ščitili, dokler se ne odpre pet sekund pred posnetkom. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

25. Lokator natančno določa središče cilja in služi kot neke vrste sidro za povezavo laserskih žarkov. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

26. To je tisto, kar je ostalo od ciljnega bloka po posnetku 6. oktobra 2010. Sistem 192 laserskih žarkov je v prvi kriogenski kapsuli vžgal lasersko energijo 1 megajoula. 1 megajoula je enaka energiji, ki jo porabijo 10.000 žarnic s 100 vati na sekundo. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)

27. Tri nadstropja ločitve cilja ter številne laserje in diagnostične naprave okoli ciljne kamere. (Nacionalni laboratorij NIF / Lawrence Livermore)