Sur le point d’amorcer la fusion au National Ignition Facility

Les expériences menées en août ont donné un rendement record de plus de 1,3 mégajoules.

Après des décennies de recherche sur la fusion en auto-confinement, un rendement record de plus de 1,3 mégajoules (MJ) de réactions de fusion a été atteint in vitro pour la première fois lors d’une expérience au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) National Ignition Facility (NIF) en août. 8, 2021. Ces résultats sont une amélioration de 8 fois par rapport aux essais menés au printemps 2021 et une augmentation de 25 fois par rapport aux retours NIF standard pour 2018 (Figure 1).

NIF dirige, amplifie, réfléchit et concentre 192 faisceaux laser puissants sur une cible d’environ la taille d’une gomme à crayon en quelques milliardièmes de seconde. NIF génère des températures cibles de plus de 180 millions de degrés Fahrenheit et des pressions de plus de 100 milliards de l’atmosphère terrestre. Ces conditions extrêmes provoquent la fusion des atomes d’hydrogène de la cible et la libération d’énergie dans une réaction thermonucléaire contrôlée.

Figure 1. Cette image montre le rendement de fusion (MJ) de 2011 à ce jour. crédit : LLNL

La physicienne LLNL Debbie Callahan discutera de cette réalisation lors d’une session plénière à 63^{Recherche et développement} Réunion annuelle du département de physique des plasmas de l’APS. Bien qu’il y ait eu une couverture médiatique importante de cette réalisation, cette conférence représentera la première occasion d’aborder ces résultats et la voie à suivre dans le cadre de la conférence scientifique.

Atteindre des rendements aussi élevés est un objectif de longue date de la recherche sur la fusion en auto-confinement et place les chercheurs au seuil de l’allumage par fusion, un objectif important pour le NIF, le laser le plus grand et le plus énergétique au monde.

La communauté de recherche sur la fusion utilise de nombreuses définitions techniques de l’allumage, mais la National Academy of Sciences a adopté la définition de « gain supérieur à l’unité » dans une revue de 1997 du NIF, ce qui signifie que la sortie de fusion est supérieure à la puissance laser fournie. Cette expérience a produit un débit de fusion d’environ les deux tiers de la puissance laser délivrée, ce qui est très proche de cette cible.

L’expérience s’appuie sur plusieurs développements développés par l’équipe du NIF au cours des dernières années, y compris de nouveaux diagnostics ; Améliorations ciblées de la fabrication de l’enveloppe de la capsule, du tube de remplissage et de l’holrum (un cylindre en or qui contient la capsule cible) ; Amélioration de la précision du laser et modifications de la conception pour augmenter la puissance de l’explosion et la pression d’implosion.

Ces développements ouvrent l’accès à un nouveau régime expérimental, avec de nouvelles méthodes de recherche et la possibilité de mesurer la modélisation utilisée pour comprendre la proximité à l’inflammation.

Réunion : 63e réunion annuelle du département de physique des plasmas de l’APS

AR01.00001: Obtenir du plasma brûlé sur un allumage laser national (NIF)