Científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han construido y entregado un espectrómetro de rayos X de alta resolución para la instalación láser más grande y poderosa del mundo. El diagnóstico instalado en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore del DOE, analizará y registrará datos de experimentos de alta densidad de energía creados al disparar los 192 láseres de NIF a diminutos gránulos de combustible. Dichos experimentos son relevantes para proyectos que incluyen el Programa de Administración de Arsenales de EE. UU., que mantiene la disuasión nuclear de EE. UU. sin pruebas a gran escala, y a la fusión por confinamiento inercial, una alternativa a la fusión por confinamiento magnético que estudia PPPL.

PPPL ha utilizado espectrómetros durante décadas para analizar el espectro electromagnético del plasma, el cuarto estado caliente de la materia en el que los electrones se han separado de los núcleos atómicos, dentro de dispositivos de fusión en forma de rosquilla conocidos como tokamaks. Estos dispositivos calientan las partículas y las confinan en campos magnéticos, haciendo que los núcleos se fusionen y produzcan energía de fusión. Por el contrario, Los láseres de alta potencia de NIF provocan la fusión al calentar el exterior de la pastilla de combustible. Mientras el exterior se vaporiza, la presión se extiende hacia adentro hacia el núcleo del pellet, aplastando los átomos de hidrógeno hasta que se fusionen y liberen su energía.

NIF probó y confirmó que el espectrómetro estaba funcionando como se esperaba el 28 de septiembre. Durante el experimento, el dispositivo midió con precisión la temperatura y la densidad de los electrones de una cápsula de combustible durante el proceso de fusión. "Medir estas condiciones es clave para lograr la ignición de un proceso de fusión autosostenible en NIF, "dijo el físico de PPPL Lan Gao, que ayudó a diseñar y construir el dispositivo. "Todo salió muy bien. El nivel de señal que obtuvimos fue como lo que predijimos".

El espectrómetro se enfocará en una pequeña cápsula de combustible simulado que incluye el elemento criptón para medir cómo la densidad y temperatura de los electrones calientes en el plasma cambian con el tiempo. "El rendimiento de la fusión es muy sensible a la temperatura, "dijo Marilyn Schneider, líder del Grupo de Física de Radiación y Diagnóstico Espectroscópico del NIF. "El espectrómetro proporcionará las mediciones de temperatura más sensibles hasta la fecha. La capacidad del dispositivo para trazar la temperatura contra el tiempo también será muy útil".