Hohlraum - Hohlraum
İn radyasyon termodinamik bir Hohlraum (spesifik olmayan bir Alman bir "boş alan" ya da "oyuk" kelimesi) duvarları olan bir oyuk ışınımsal denge ile ışıma enerjisi boşluğu içinde. Bu idealleştirilmiş boşluk, herhangi bir opak malzemeden yapılmış içi boş bir kabın duvarında küçük bir delik açarak pratikte yaklaşık olarak hesaplanabilir . Böyle bir perforasyondan kaçan radyasyon , kabın iç sıcaklığındaki kara cisim radyasyonuna iyi bir yaklaşım olacaktır .
Atalet hapsi füzyonu
Atalet hapsi füzyonuna dolaylı tahrik yaklaşımı aşağıdaki gibidir; Füzyon yakıt kapsülün bir iç tutulur silindirik Hohlraum. Hohlraum gövdesi, genellikle altın veya uranyum olmak üzere yüksek Z (yüksek atom numarası) elementi kullanılarak üretilir. Hohlraum duvarları 1 mikrondan daha az yüzey pürüzlülüğüne sahip olmalıdır ve bu nedenle imalat sırasında hassas işleme gereklidir. İmalat sırasında hohlraum duvarının herhangi bir kusuru, atalet hapsi füzyonu sırasında yakıt kapsülünün hohlraum içindeki düzensiz ve simetrik olmayan sıkışmasına neden olacaktır. Bu nedenle, yoğun basınç ve sıcaklık nedeniyle ICF lazer çekimleri sırasında olduğu gibi yüzey bitirme son derece önemlidir, sonuçlar hohlraum doku pürüzlülüğüne karşı oldukça hassastır. Bu nedenle, hohlraum üretimi sırasında kusurlar dikkatli bir şekilde önlenmelidir. Hohlraum'un içinde döteryum ve trityum (DT) yakıtı içeren bir yakıt kapsülü bulunur. Yakıt kapsülünün içine donmuş bir DT buz tabakası yapışır. Yakıt kapsülü duvarı hafif elementler (plastik, berilyum veya yüksek yoğunluklu karbon, yani elmas gibi) kullanılarak sentezlenir. Yakıt kapsülünün dış kısmı, lazer ışınlaması üzerine hohlraum duvarı tarafından üretilen x-ışınları tarafından kesildiğinde dışa doğru patlar. Newton'un üçüncü yasası nedeniyle, yakıt kapsülünün iç kısmı patlar ve DT yakıtının süper sıkıştırılarak füzyon reaksiyonunu etkinleştirmesine neden olur. Füzyon ateşlemesinin başlaması için kapsülün tam olarak küresel olması ve doku pürüzlülüğü bir nanometreden az olması gerekir. Aksi takdirde kararsızlık füzyonun sönmesine neden olur. Yakıt kapsülü, kapsüle DT gazı enjekte etmek için çapı 5 mikrondan küçük olan küçük bir doldurma deliği içerir. Hohlraum tasarımına bağlı olarak, ICF lazer atışları sırasında, şok zamanlaması, yakıt kapsülünün patlama şekli, patlama hızı ve soğuk yakıtın sıcak yakıt çekirdeğine oranı gibi çeşitli parametreler ölçülür. Radyasyon kaynağı (örneğin lazer ), kapsülün kendisinden ziyade hohlraum'un iç kısmına yönlendirilir. Hohlraum , dolaylı tahrik olarak bilinen bir süreç olan X-ışınları olarak enerjiyi emer ve yeniden yayar . Doğrudan tahrik ile karşılaştırıldığında bu yaklaşımın avantajı, enerji hohlraum duvarlarından yeniden yayıldığında lazer noktasından gelen yüksek modlu yapıların yumuşatılmasıdır. Bu yaklaşımın dezavantajı, düşük mod asimetrilerini kontrol etmenin daha zor olmasıdır. Üniform bir iç patlama elde etmek için hem yüksek modlu hem de düşük modlu asimetrileri kontrol edebilmek önemlidir .
Sıkıştırma sırasında hidrodinamik dengesizlikleri önlemek için kapsül etrafındaki X-ışını yoğunluğu çok simetrik olmalıdır . Daha önceki tasarımlarda, hohlraum'un uçlarında radyatörler vardı, ancak bu geometri ile yeterli X-ışını simetrisini korumanın zor olduğu ortaya çıktı. 1990'ların sonunda, hedef fizikçiler, iyon ışınlarının hohlraum duvarlarında emildiği, böylece X ışınlarının kapsülü çevreleyen katı açının büyük bir bölümünden yayıldığı yeni bir tasarım ailesi geliştirdi . Akıllıca bir emici malzeme seçimi ile, "dağıtılmış-radyatör" hedefi olarak adlandırılan bu düzenleme, simülasyonlarda önceki tasarımlardan daha iyi X-ışını simetrisi ve hedef kazanımı sağlar.
Nükleer silah tasarımı
Hohlraum terimi , Teller-Ulam tasarımını izleyen bir termonükleer bombanın muhafazasını tanımlamak için de kullanılır . Muhafazanın amacı, ikincil ( füzyon ) aşamayı patlatmak için birincil ( fisyon ) aşamanın enerjisini içermek ve odaklamaktır .
Notlar ve referanslar
Dış bağlantılar
- NIF Hohlraum – Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nda yüksek çözünürlüklü resim.
