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 Instalación Nacional de Ignición (NIF). Laser Mégajoule es el experimento ICF más grande fuera de EE. UU.
La tarea principal de Laser Mégajoule será refinar 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 duró 15 años y costó 3.000 millones de euros. [3] Fue declarado operativo el 23 de octubre de 2014, cuando llevó a cabo su primera serie de experimentos relacionados con armas nucleares.
Laser Mégajoule utiliza una serie de 22 "líneas de haz" 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 las salas tienen cinco líneas, las otras 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 preamplificadores (PAM), que salen de los PAM como un haz cuadrado de aproximadamente 40 por 40 milímetros (1,6 por 1,6 pulgadas). El sistema está dispuesto de manera que los haces de los PAM se envían a los amplificadores en grupos de ocho, dispuestos como dos grupos de cuatro haces, un "cuadrángulo", un cuádruple 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 xenón . Para extraer más potencia de los amplificadores, que no son particularmente eficientes en la transmisión de potencia al haz, el pulso láser se envía dos veces a través de los amplificadores mediante un interruptor óptico frente a un espejo. [4]
Cuando se completa la amplificación, los rayos viajan hacia el "extremo de la línea", más cercano a la cámara objetivo en el centro del edificio. Cada haz se refleja en una serie de seis espejos para reorganizarlos desde su orientación paralela en las líneas de haz que se organizarán alrededor de la cámara objetivo. Luego, los rayos viajan a través de un multiplicador de frecuencia óptica para aumentar la frecuencia al ultravioleta . Finalmente, se enfocan hasta aproximadamente 0,25 milímetros (0,0098 pulgadas) antes de ingresar a la cámara objetivo. [4]
La cámara experimental consta de una esfera de aluminio de 10 metros (33 pies) de diámetro y 10 centímetros (3,9 pulgadas) de espesor, que pesa alrededor de 140 toneladas métricas. Está cubierto por una capa de hormigón borado de 40 centímetros (16 pulgadas) que forma un escudo biológico. [5]
Al igual que NIF, LMJ tiene la intención de utilizar el enfoque de " impulsión indirecta ", donde la luz láser se utiliza para calentar un cilindro de alto Z hecho de algún 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 la capa exterior de la bolita tan rápidamente que explota hacia afuera, lo que hace que el resto de la bolita sea forzado hacia adentro y provoca que una onda de choque viaje a través de la bolita 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 hará que el combustible circundante también se fusione. Esto continúa hasta que se consume la mayor parte del combustible del pellet. Este proceso se conoce como "ignición" y ha sido durante mucho tiempo un objetivo de los investigadores de la fusión.
La construcción del Laser Mégajoule comenzó con un único prototipo de línea de luz conocida como Ligne d'Intégration Laser ( Línea de Integración Láser ), o LIL , impulsada por un banco de energía de 450 MJ. Era esencialmente una versión más pequeña de las líneas del diseño principal, con cuatro vigas en lugar de ocho. Entró en funcionamiento en 2002, realizó 1.595 pulsos y llevó a cabo 636 experimentos antes de cerrar 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 sólo por períodos cortos. Diseñado para entrar en funcionamiento a principios de 2014, [8] el cronograma se retrasó hasta diciembre, [9] pero finalmente se retrasó hasta octubre. [10]
44°38′30.88″N 0°47′15.91″O / 44.6419111°N 0.7877528°W / 44.6419111; -0,7877528