Cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) construíram e entregaram um espectrômetro de raios-X de alta resolução para a maior e mais poderosa instalação de laser do mundo. O diagnóstico, instalado na National Ignition Facility (NIF) no Laboratório Nacional Lawrence Livermore do DOE, irá analisar e registrar dados de experimentos de alta densidade de energia criados pelo disparo de 192 lasers do NIF em minúsculas pelotas de combustível. Esses experimentos são relevantes para projetos que incluem o Programa de Manejo de Estoque dos EUA, que mantém a dissuasão nuclear dos EUA sem testes em grande escala, e à fusão de confinamento inercial, uma alternativa à fusão de confinamento magnético que o PPPL estuda.

PPPL tem usado espectrômetros por décadas para analisar o espectro eletromagnético do plasma, o quarto estado quente da matéria em que os elétrons se separaram dos núcleos atômicos, dentro de dispositivos de fusão em forma de donut, conhecidos como tokamaks. Esses dispositivos aquecem as partículas e as confinam em campos magnéticos, fazendo com que os núcleos se fundam e produzam energia de fusão. Por contraste, Os lasers de alta potência do NIF causam a fusão aquecendo o exterior do pellet de combustível. À medida que o exterior se vaporiza, a pressão se estende para dentro em direção ao núcleo do pellet, esmagando átomos de hidrogênio juntos até que eles se fundam e liberem sua energia.

O NIF testou e confirmou que o espectrômetro estava operando conforme o esperado em 28 de setembro. Durante o experimento, o dispositivo mediu com precisão a temperatura e a densidade do elétron de uma cápsula de combustível durante o processo de fusão. "Medir essas condições é a chave para alcançar a ignição de um processo de fusão autossustentável no NIF, "disse o físico do PPPL Lan Gao, que ajudou a projetar e construir o dispositivo. "Tudo funcionou muito bem. O nível de sinal que obtivemos foi exatamente o que previmos."

O espectrômetro se concentrará em uma pequena cápsula de combustível simulado que inclui o elemento criptônio para medir como a densidade e a temperatura dos elétrons quentes no plasma mudam ao longo do tempo. "O rendimento da fusão é muito sensível à temperatura, "disse Marilyn Schneider, líder do Grupo de Física de Radiação e Diagnóstico Espectroscópico do NIF. "O espectrômetro fornecerá as medições de temperatura mais sensíveis até o momento. A capacidade do dispositivo de registrar a temperatura em relação ao tempo também será muito útil."