Las implosiones de fusión por confinamiento inercial (ICF) requieren niveles muy altos de simetría para alcanzar las altas densidades y temperaturas requeridas para el autocalentamiento inducido por fusión. Incluso las desviaciones de nivel porcentual de la simetría esférica perfecta pueden provocar distorsiones significativas de la implosión y, en última instancia, degradar el rendimiento de la fusión.

Con ese fin, Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) realizaron un trabajo para comprender mejor por qué sucede esto. El trabajo fue publicado en Cartas de revisión física y apareció como una sugerencia del editor.

Daniel Casey, Físico del LLNL y autor principal del artículo, dijo que el trabajo resume las observaciones de asimetrías de densidad de área sembradas por asimetrías de espesor de cápsula de carbono de alta densidad (HDC), ayudando a iluminar una de las principales causas de una degradación significativa en las implosiones de ICF en la Instalación Nacional de Ignición (NIF), el láser más energético del mundo.

"Estas asimetrías pueden disminuir la energía disponible para calentar el punto de acceso y reducir el confinamiento de esa energía, "Dijo Casey." Es como apretar un globo un poco más fuerte en un lado que en el otro, en algún momento, el globo intentará ventilar los puntos débiles ".

El documento revela que pequeñas imperfecciones en la cápsula pueden convertirse en enormes distorsiones de la implosión en el pico de compresión. De hecho, Algunos experimentos recientes descritos en el documento muestran que la falta de uniformidad del nivel de sub-porcentaje (aproximadamente 0,7 por ciento) en el grosor de la cápsula de HDC puede crecer en aproximadamente un 25 por ciento de variaciones en la densidad del área del combustible y producir velocidades de puntos calientes del orden de 100 kilómetros por segundo.

"Este resultado es significativo porque si conocemos las causas de estas asimetrías en las implosiones de ICF, estamos en mejores condiciones de predecirlos y comprender su impacto, "Casey dijo." Quizás lo más importante, si conocemos las causas, podemos trabajar para solucionarlas ".

El trabajo se realizó radiografiando las cápsulas pre-inyectadas antes del experimento para determinar el nivel de falta de uniformidad. Luego, una vez realizado el experimento, el equipo buscó signos de asimetría en la velocidad residual observada del punto caliente y la asimetría de la densidad del área de la capa.

"Este trabajo fue posible en parte por los avances en el diagnóstico de asimetría de implosión a través de observaciones de la velocidad del punto caliente utilizando espectrometría de neutrones, ", Dijo Casey." Junto con los avances en la medición de la falta de uniformidad de la capa a través de anisotropías de activación de neutrones.

"Es como la analogía del globo que se aprieta más fuerte en un lado, si encontramos que la velocidad del hotspot es muy alta en alguna dirección y está alineada con una falta de uniformidad significativa del caparazón, sabemos que algunos aspectos de la implosión no fueron adecuadamente simétricos, "Explicó Casey." Entonces la pregunta es '¿por qué esa dirección? "

Luego, el equipo examinó la comparación de las radiografías de la cápsula antes de la toma con la velocidad del punto de acceso. Descubrieron que las variaciones del grosor de la cápsula deducidas de las radiografías a menudo están correlacionadas tanto en dirección como en magnitud. Esto sugiere fuertemente que las faltas de uniformidad de la capa son al menos una de las principales causas de asimetría diagnosticada a través de la velocidad del punto caliente.

Casey dijo que comprender y mejorar el rendimiento de las implosiones de ICF es una parte importante de la investigación del laboratorio sobre el NIF.

"Ahora que hemos descubierto que la falta de uniformidad de la carcasa HDC es una degradación importante del rendimiento de la implosión, estamos trabajando para aumentar la precisión de nuestra metrología de las carcasas y también para mejorar la fabricación de HDC para producir carcasas más uniformes, " él dijo.