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Láser Nike

Amplificador final del láser Nike donde la energía del rayo láser aumenta de 150 J a ~5 kJ al pasar a través de una mezcla de gases de criptón/flúor/argón excitada por irradiación con dos haces de electrones opuestos de 670.000 voltios.

El láser Nike del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos en Washington, DC es un láser excimer de fluoruro de criptón bombeado por haz de electrones de 56 haces y 4–5 kJ por pulso que opera en el ultravioleta a 248 nm con anchos de pulso de unos pocos nanosegundos. Nike se completó a fines de la década de 1980 y se utiliza para investigaciones sobre fusión por confinamiento inercial . Al utilizar un láser KrF con suavizado óptico de incoherencia espacial inducida (ISI), las modulaciones en el perfil focal del láser (anisotropía de intensidad del haz) son solo del 1% en un haz y < 0,3% con una superposición de 44 haces. Esta característica es especialmente importante para minimizar la siembra de inestabilidades de Rayleigh-Taylor en el plasma de la cápsula objetivo de fusión en implosión .

Fondo

El láser Electra del NRL demostró más de 90.000 disparos en 10 horas; tasas de repetición necesarias para una planta de energía IFE. [1]

En un láser basado en gas, toda la molécula de gas cambia los niveles de energía para liberar luz. Esto es diferente de los láseres que dependen de los electrones dentro de un átomo determinado para cambiar los niveles de energía. La ventaja de los láseres basados ​​en gas es que, al no tener un medio sólido, el hardware dentro de la línea de luz no se calienta. Esto permite que los láseres excimer disparen a altas tasas de repetición. La otra ventaja es que este haz no pasa a través de un vidrio sólido que lo distorsiona, requiriendo suavizarlo una vez creado. En 2013, el láser Electra pudo demostrar más de 90.000 disparos en 10 horas utilizando gas KRF. [2]

Los láseres de fluoruro de criptón se estudiaron de forma más agresiva para la energía de fusión entre fines de la década de 1980 y mediados de la década de 1990; a continuación se incluye una lista de instituciones que tenían programas de investigación: [3]

Diseño

El sistema láser NIKE comienza con un generador Marx que forma un gran pulso de voltaje. Este se aplica a un interruptor de estado sólido (o magnético) que transfiere esa energía a una línea de transmisión llena de agua. Esta línea de transmisión es un gran tubo de metal lleno de agua o aceite que contiene la corriente. El tubo incluye válvulas de liberación de presión en caso de que haya un cortocircuito o un evento de vaporización dentro de la línea. Esta corriente pasa a un interruptor láser basado en plasma. Un rayo láser pasa a través del interruptor de plasma, lo que induce corrientes de electrones para golpear una placa emisora ​​que bombea la energía al gas KRF o ARF.

El sistema láser NIKE comienza con un generador Marx que forma un gran pulso de voltaje. Este se aplica a un interruptor de estado sólido (o magnético) que transfiere esa energía a una línea de transmisión llena de agua. Esta línea de transmisión es un gran tubo de metal lleno de agua o aceite que contiene la corriente. El tubo incluye válvulas de liberación de presión en caso de que haya un cortocircuito o un evento de vaporización dentro de la línea. Esta corriente pasa a un interruptor láser basado en plasma. Un rayo láser pasa a través del interruptor de plasma, lo que induce corrientes de electrones para golpear una placa emisora ​​que bombea la energía al gas KRF o ARF.

Conjunto de espejos y lentes láser Nike que dirigen los rayos láser hacia el objetivo.

Véase también

Referencias

  1. ^ Obenschain, Stephen, et al. "Láseres de fluoruro de criptón de alta energía para fusión inercial". Óptica aplicada 54.31 (2015): F103-F122.
  2. ^ Wolford, Matthew F., et al. "Controlador láser de fluoruro de criptón (KrF) para energía de fusión inercial". Fusion Science and Technology 64.2 (2013): 179-186.
  3. ^ "Actas del 4º taller internacional sobre tecnología láser KrF" Annapolls Maryland, 2 de mayo de 1994 al 5 de mayo de 1994
  4. ^ Coggeshall, SV y col. "AURORA: EL SISTEMA DE FUSIÓN LÁSER KrF DE LOS ALAMOS". Tecnología de fusión 1990. Elsevier, 1991. 228-232.

Enlaces externos