Forskare från US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har byggt och levererat en högupplöst röntgenspektrometer för den största och mest kraftfulla laseranläggningen i världen. Diagnosen, installerad på National Ignition Facility (NIF) vid DOE:s Lawrence Livermore National Laboratory, kommer att analysera och registrera data från experiment med hög energitäthet skapad genom att skjuta NIF:s 192 lasrar mot små bränslepellets. Sådana experiment är relevanta för projekt som inkluderar U.S. Stockpile Stewardship Program, som upprätthåller USA:s kärnkraftsskräck utan fullskaliga tester, och till tröghetsfängsel, ett alternativ till den magnetiska inneslutningsfusionen som PPPL studerar.

PPPL har använt spektrometrar i decennier för att analysera det elektromagnetiska spektrumet av plasma, det varma fjärde tillståndet av materia där elektroner har separerat från atomkärnor, inuti munkformade fusionsenheter som kallas tokamaks. Dessa enheter värmer upp partiklarna och begränsar dem i magnetfält, får kärnorna att smälta ihop och producera fusionsenergi. Däremot, NIF:s kraftfulla lasrar orsakar sammansmältning genom att värma bränslepellets utsida. När utsidan förångas, trycket sträcker sig inåt mot pellets kärna, krossa väteatomer tills de smälter och släpper ut sin energi.

NIF testade och bekräftade att spektrometern fungerade som förväntat den 28 september. Under experimentet enheten mätte noggrant elektrontemperaturen och densiteten hos en bränslekapsel under fusionsprocessen. "Att mäta dessa förhållanden är nyckeln till att uppnå antändning av en självbärande fusionsprocess på NIF, "sa PPPL -fysikern Lan Gao, som hjälpte till att designa och bygga enheten. "Allt fungerade väldigt bra. Signalnivån vi fick var precis som vi förutspådde."

Spektrometern kommer att fokusera på en liten kapsel med simulerat bränsle som innehåller elementet krypton för att mäta hur densiteten och temperaturen hos de heta elektronerna i plasma förändras över tid. "Fusionsutbytet är mycket känsligt för temperatur, "sa Marilyn Schneider, ledare för NIF:s grupp för strålningsfysik och spektroskopisk diagnos. "Spektrometern kommer att ge de mest känsliga temperaturmätningarna hittills. Enhetens förmåga att plotta temperatur mot tiden kommer också att vara till stor hjälp."