Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 4 – vyšlo 21. ledna, ročník 20 (2022)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

Zapálení termojaderné reakce téměř dosaženo

Karel Řezáč

Jestlipak byste si vzpomněli, co jste dělali uprostřed letních prázdnin, 8. srpna roku 2021? Většina z nás byla někde na dovolené nebo se třeba léčila po sportovním výkonu. Mezitím, téměř na druhé straně planety, u kalifornského města Livermore v Lawrencově národní laboratoři (LLNLLLNL – Lawrence Livermore National Laboratory, slavná laboratoř patřící Kalifornské univerzitě. Založena byla v roce 1952. Jedním ze základních cílů bylo zajištění jaderné bezpečnosti USA. Dnes se podílí na experimentech z mnoha vědních oborů.) na největším laseruLASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla pomocí stimulované emise záření. Roku 1958 ukázal Charles Hard Townes spolu s Arthurem Leonardem Schawlowem, že je možné zkonstruovat podobné zařízení jako již existující MASER (pracuje v mikrovlnné oblasti) také pro světlo. První laser zkonstruoval Theodore Harold Maiman v roce 1960. Aktivním prostředím byly ionty chrómu v syntetickém rubínovém krystalu. světa National Ignition Facility (NIFNIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů).), proběhl experiment s nečekaně výbornými výsledky. I pro samotné experimentátory a další vědecké pracovníky byly získané výsledky nad jejich očekávání. Proto si pravděpodobně dali trochu načas se zveřejněním první zprávy, která byla publikována až 18. srpna [1]. Od tohoto okamžiku se ve vědecké komunitě, zabývající se fyzikou fúzníhoFúze – způsob získávání energie slučováním lehkých atomárních jader. Tento proces probíhá přirozenou cestou ve hvězdách. V pozemských podmínkách je základním problémem udržení plazmatu na potřebnou dobu. Může jít o tzv. inerciální fúzi (například iniciovanou laserem), kdy terčík na krátkou dobu drží pohromadě setrvačností nebo o fúzi udržovanou v magnetickém poli (tokamak, stelarátor, pinč). plazmatuPlazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se v dané látce nachází elektricky nabité částice. Kladné a záporné náboje se navzájem kompenzují, takže celek je elektricky neutrální. Částice jsou schopné reagovat na elektrická a magne­tická pole jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektric­ké­ho obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, jiskry, zářivky), v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. Pro plazma jsou typické silně nelineární jevy a nestability. Přes 99 % atomární látky ve vesmíru je v plazmatickém skupenství., začala šířit blahopřání a vůbec informace neuvěřitelnou rychlostí. Již za necelý den (při započtení časového posunu) se donesly i do naší vědecké skupiny. A již o další den později jsme měli podrobnější informace od anglických kolegů, kteří jsou napojeni na tyto experimenty.

Deuterio-tritiová imploze na NIF

Ilustrativní obrázek deuterio-tritiové imploze na NIF. Zdroj: LLNL/NIF.

LLNL – Lawrence Livermore National Laboratory, slavná laboratoř patřící Kalifornské univerzitě. Založena byla v roce 1952. Jedním ze základních cílů bylo zajištění jaderné bezpečnosti USA. Dnes se podílí na experimentech z mnoha vědních oborů.

NIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů).

Fúze – způsob získávání energie slučováním lehkých atomárních jader. Tento proces probíhá přirozenou cestou ve hvězdách. V pozemských podmínkách je základním problémem udržení plazmatu na potřebnou dobu. Může jít o tzv. inerciální fúzi (například iniciovanou laserem), kdy terčík na krátkou dobu drží pohromadě setrvačností nebo o fúzi udržovanou v magnetickém poli (tokamak, stelarátor, pinč).

Inerciální fúze – uskutečnění fúze za pomoci setrvačnosti. Zpravidla jde o peletu (kapsli paliva v pevném stavu), na níž je namířeno velké množství laserů. Peleta se změní na plazma, v němž probíhá fúzní reakce tak dlouho, dokud plazma zůstává setrvačností v reakční oblasti. K největším zařízením pro laserem iniciovanou fúzi v současnosti patří systémy Gekko XII (Japonsko) a NIF (USA). Ke stavbě se připravuje evropský systém HiPER, jehož osud je značně nejasný.

Uveďme již teď, na začátku bulletinu, několik konkrétních hodnot. Vodíkové fúzující plazma bylo zahřáto na teplotu 11 keVElektronvolt – jednotka energie. Jde o energii, kterou získá elektron urychlením v potenciálovém rozdílu jeden volt, 1 eV = 1,6×10−19 J. V jaderné fyzice se používají spíše větší násobky této jednotky, kiloelektronvolt keV (103 eV), megaelektronvolt MeV (106 eV), gigaelektronvolt GeV (109 eV), teraelektronvolt TeV (1012 eV) nebo petaelektronvolt PeV (1015 eV). V těchto jednotkách se také vyjadřuje hmotnost (E=mc2) a teplota (E=kBT). Jeden elektronvolt odpovídá teplotě přibližně 11 600 K. (128 milionů °C), bylo vyprodukováno 4×1017 (tj. 400 milionů miliard) rychlých neutronůNeutron – částice složená ze tří kvarků (ddu) se spinem 1/2, hmotností 1,675×10−27 kg (940 MeV) a nulovým elektrickým nábojem. Volné neutrony jsou nestabilní se střední dobou života 886 s (15 minut) a poločasem rozpadu 10 minut. V roce 1930 Walther Bothe a Herbert Becke ostřelovali lehké prvky alfa částicemi a objevili nový druh pronikavého záření. V roce 1932 zjistil James Chadwick, že je toto záření složeno z neutrálních částic přibližné velikosti protonu a objevil tak neutron. z fúzních reakcí vodíkových izotopů deuteriaDeuterium – těžký vodík, v jádře má jeden proton a jeden neutron. V průměru na Zemi připadá na 7 000 atomů normálního vodíku jeden atom deuteria. Jde o stabilní izotop vodíku.tritiaTritium – velmi těžký vodík, v jádře má jeden proton a dva neutrony. Jde o nestabilní jádro s poločasem rozpadu 12,32 let.. Celkový energetický zisk z fúzeFúze – způsob získávání energie slučováním lehkých atomárních jader. Tento proces probíhá přirozenou cestou ve hvězdách. V pozemských podmínkách je základním problémem udržení plazmatu na potřebnou dobu. Může jít o tzv. inerciální fúzi (například iniciovanou laserem), kdy terčík na krátkou dobu drží pohromadě setrvačností nebo o fúzi udržovanou v magnetickém poli (tokamak, stelarátor, pinč). byl 1,3 MJ, což v porovnání s energií laseru 1,9 MJ odpovídá 70 % hodnoty pro zapálení termo­nuk­leár­ní fúze.

Pojďme si postupně popsat, jaké kroky vedly k dosažení těchto vynikajících výsledků. Nutné je poznamenat, že díky recenznímu řízení před publikací zatím není k dispozici vědecký článek, který by vše dopodrobna popsal. Informace v následujícím textu se opírají převážně o prezentaci z vyzvané přednášky [2] na výroční konferenci americké fyzikální společnosti divize fyziky plazmatu, která proběhla na začátku listopadu 2021 v americkém Pittsburghu.

National Ignition Facility

Než přistoupíme k podrobnějšímu popisu experimentu, bude třeba představit samotný laserový systém National Ignition Facility (NIFNIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů).) [3]. Zaměříme se na to nejpodstatnější. NIFNIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů). je v současné době (2022) největší laserový systém na světě, nachází se v Lawrencově národní laboratoři v LivermoruLLNL – Lawrence Livermore National Laboratory, slavná laboratoř patřící Kalifornské univerzitě. Založena byla v roce 1952. Jedním ze základních cílů bylo zajištění jaderné bezpečnosti USA. Dnes se podílí na experimentech z mnoha vědních oborů. v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúzeFúze – způsob získávání energie slučováním lehkých atomárních jader. Tento proces probíhá přirozenou cestou ve hvězdách. V pozemských podmínkách je základním problémem udržení plazmatu na potřebnou dobu. Může jít o tzv. inerciální fúzi (například iniciovanou laserem), kdy terčík na krátkou dobu drží pohromadě setrvačností nebo o fúzi udržovanou v magnetickém poli (tokamak, stelarátor, pinč). pomocí inerciálního udrženíInerciální fúze – uskutečnění fúze za pomoci setrvačnosti. Zpravidla jde o peletu (kapsli paliva v pevném stavu), na níž je namířeno velké množství laserů. Peleta se změní na plazma, v němž probíhá fúzní reakce tak dlouho, dokud plazma zůstává setrvačností v reakční oblasti. K největším zařízením pro laserem iniciovanou fúzi v současnosti patří systémy Gekko XII (Japonsko) a NIF (USA). Ke stavbě se připravuje evropský systém HiPER, jehož osud je značně nejasný.. Kromě vznešených cílů v mírumilovném základním fyzikálním výzkumu, byl projekt NIFNIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů). vystavěn i z důvodu vojenského výzkumu, o kterém není mnoho veřejných informací. Jsou známy jen obecné cíle jako například podpora, údržba a konstrukce jaderných zbraní, včetně studia chování hmoty za extrémních podmínek (rozuměno za podmínek, které se vyskytují v jaderných zbraních, zvláště pak ve vodíkové atomové bombě). Toto do velké míry určilo koncept a konstrukci celého laserového systému, kde se rozhodlo o použití přístupu nepřímého ohřevuNepřímý ohřev – Indirect Drive, způsob ohřevu fúzní kapsle při laserových experimentech využívající obecný princip inerciálního udržení (inerciální fúze). Svazky více laserů zde nejsou namířeny přímo na povrch kapsle (kuličku s fúzním palivem), ale jsou namířeny na vnitřní stěnu duté válcové komůrky, v jejímž středu se kapsle nachází. Takovýto druh experimentů se typicky provádí na zařízení National Ignition Facility (NIF), kde do velké sférické experimentální komory vstupují laserové svazky pouze v polárních oblastech, nikoliv rovnoměrně po celém jejím kulovém povrchu. fúzního paliva. Návrh experimentální komory byl proto proveden tak, že laserové svazky do ní vstupují pouze v polárních oblastech (viz obr. 1), což například znemožňuje studium fúze pomocí přímého ohřevuPřímý ohřev – Direct Drive, způsob ohřevu fúzní kapsle při laserových experimentech využívající obecný princip inerciálního udržení (inerciální fúze). Svazky více laserů jsou namířeny přímo na povrch kapsle (kuličku s fúzním palivem). Takovýto druh experimentů lze provádět na vícesvazkových laserových systémech, kde mohou jednotlivé svazky laseru procházet rovnoměrně kulovou experimentální komorou. Typickým zařízením je laserový systém Omega na Univerzitě v Rochestru, USA. Za přímý ohřev by se z části mohl považovat i přístup s názvem „Polar Drive“ (ohřev polárních oblastí kuličky s fúzním palivem). Tento přístup se zkoušel na zařízení National Ignition Facility (NIF), kde do velké sférické experimentální komory vstupují laserové svazky pouze v polárních oblastech, nikoliv rovnoměrně po celém jejím kulovém povrchu. Na tomto zařízení (NIF) však převažují experimenty s nepřímým ohřevem..

Svého času byl NIFNIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů). největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se (obr. 2) ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy, například kondenzátorová baterie s energií ~400 MJ pro zesilovače laserů.

Usazení kulové experimentální komory

Obr. 1: Usazení kulové experimentální komory o průměru 10 m. Obdélníková okna v horní polární oblasti slouží jako vstupní okna jednotlivých skupin laserových svazků, okna s kruhovými průřezy slouží pro diagnostiku. Na dolní polokouli je komora téměř identická. Zdroj: LLNL/NIF.

Schematický plán budovy NIF

Obr. 2: Schematický plán budovy NIF. Zdroj: LLNL/NIF.

Inerciální fúze a nepřímý ohřev

Fúzní laserové experimenty, tj. experimenty na principu setrvačného udržení, využívají následující princip (viz obr. 3). Prvotní fáze může být způsobena přímým ohřevemPřímý ohřev – Direct Drive, způsob ohřevu fúzní kapsle při laserových experimentech využívající obecný princip inerciálního udržení (inerciální fúze). Svazky více laserů jsou namířeny přímo na povrch kapsle (kuličku s fúzním palivem). Takovýto druh experimentů lze provádět na vícesvazkových laserových systémech, kde mohou jednotlivé svazky laseru procházet rovnoměrně kulovou experimentální komorou. Typickým zařízením je laserový systém Omega na Univerzitě v Rochestru, USA. Za přímý ohřev by se z části mohl považovat i přístup s názvem „Polar Drive“ (ohřev polárních oblastí kuličky s fúzním palivem). Tento přístup se zkoušel na zařízení National Ignition Facility (NIF), kde do velké sférické experimentální komory vstupují laserové svazky pouze v polárních oblastech, nikoliv rovnoměrně po celém jejím kulovém povrchu. Na tomto zařízení (NIF) však převažují experimenty s nepřímým ohřevem., kde jsou jednotlivé svazky laseru namířeny přímo na povrch kapsleKapsle – pod českým významem slova kapsle si každý můžeme představit různé věci. Asi nejčastější asociací bude malinká tobolka s léky, které se polykají. V kosmickém výzkumu může jít o malý kontejner s vesmírnou sondou. Ve fyzice, která se zabývá laserovou fúzí (na principu přímého i nepřímého ohřevu), pojmem kapsle rozumíme kuličku s fúzním palivem. Kapsle zde mají v průměru okolo 2 mm, povrch může být z plastu, berylia nebo i z hustých forem uhlíku (diamantu). Pod touto vrstvou může následovat vrstvička ledu (z deuteria a tritia). Většina objemu je pak vyplněna směsí deuteria a tritia v plynné formě. Povrchem do kapsle vede úzká trubička (2 až 10 μm) pro zavedení plynné směsi, náplně. fúzního paliva, nebo nepřímým ohřevemNepřímý ohřev – Indirect Drive, způsob ohřevu fúzní kapsle při laserových experimentech využívající obecný princip inerciálního udržení (inerciální fúze). Svazky více laserů zde nejsou namířeny přímo na povrch kapsle (kuličku s fúzním palivem), ale jsou namířeny na vnitřní stěnu duté válcové komůrky, v jejímž středu se kapsle nachází. Takovýto druh experimentů se typicky provádí na zařízení National Ignition Facility (NIF), kde do velké sférické experimentální komory vstupují laserové svazky pouze v polárních oblastech, nikoliv rovnoměrně po celém jejím kulovém povrchu., kde je kapsle ozářena rentgenovým zářením vznikajícím ve válcové dutiněHohlraum – dutina, komůrka, jejíž stěny jsou v radiační rovnováze se zářivou energií uvnitř dutiny. Záření unikající z takovéto dutiny se bude blížit záření černého tělesa. V současné době se slovo „hohlraum“ nejčastěji používá v souvislosti s laserovými fúzními experimenty na principu nepřímého ohřevu, což je typické pro experimenty na zařízení National Ignition Facility (NIF). Do takovéto válcové komůrky s otvory v obou podstavách je umístěna kulová kapsle s fúzním palivem, která je ozářena rentgenovým zářením vznikajícím dopadem laserového záření na její vnitřní stěny. ozářené laseryLASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla pomocí stimulované emise záření. Roku 1958 ukázal Charles Hard Townes spolu s Arthurem Leonardem Schawlowem, že je možné zkonstruovat podobné zařízení jako již existující MASER (pracuje v mikrovlnné oblasti) také pro světlo. První laser zkonstruoval Theodore Harold Maiman v roce 1960. Aktivním prostředím byly ionty chrómu v syntetickém rubínovém krystalu. (viz níže). Energie záření je absorbována na povrchu kuličky, který je odpařen a postupně se mění v plazmaPlazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se v dané látce nachází elektricky nabité částice. Kladné a záporné náboje se navzájem kompenzují, takže celek je elektricky neutrální. Částice jsou schopné reagovat na elektrická a magne­tická pole jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektric­ké­ho obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, jiskry, zářivky), v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. Pro plazma jsou typické silně nelineární jevy a nestability. Přes 99 % atomární látky ve vesmíru je v plazmatickém skupenství. proudící radiálně ven. Reaktivní síla vyvolaná tímto prouděním se projevuje tlakem na povrch kuličky, což vede k jejímu stlačení. Jedná se o stejný princip akce a reakce, který urychluje raketu. Tím dochází k implozi. Pak následuje stagnace (zastavení) paliva v okolí středu. Velikost vytvořené horké skvrnyHorká skvrna – Hot Spot, oblast výrazně teplejší než okolí. Používá se například v souvislosti s fúzními experimenty, kde je stlačována kulová kapsle fúzního paliva. Ke stlačení dochází po ozáření několika laserovými svazky (v případě přímého ohřevu), nebo rentgenovým zářením (v případě nepřímého ohřevu). Hmota z povrchu kapsle je odpařena a pak principem akce a reakce, který například urychluje raketu, urychlí palivo směrem do středu. Tím dochází k implozi. Pak následuje stagnace (zastavení) paliva v okolí středu. Velikost, teplota a hustota vytvořené horké skvrny je dána převážně vývojem nestabilit při implozi a množstvím příměsí v palivu, které způsobují velké energetické ztráty zářením. je dána převážně vývojem nestabilit při implozi a množstvím příměsí v palivu, které způsobí velké energetické ztráty zářením. Při zapáleníZážeh – zapálení, angl. ignition, stav, při němž je získaný výkon ve fúzním experimentu vyšší než dodaný. V laserové fúzi jde o stav, kdy je při implozi vyrovnána výkonová bilance v horké skvrně. Toto se dá ale většinou velmi špatně vyhodnotit. Proto v roce 1997 Národní akademie věd Spojených států amerických provedla revizi tohoto pojmu a zavedla jinou definici: Zážehu je dosaženo, pokud je energetický zisk roven alespoň jedné. V případě laserové fúze to znamená, že fúzní energetický zisk je větší nebo roven energii laseru. Energii laseru i energii, kterou vyprodukoval fúzní proces, dokážeme dobře změřit, proto takto definované zapálení (ignition) lze jednoduše vyhodnotit a prokázat. dojde v další fázi k šíření zážehu směrem ze středu do husté hmoty v okolí horké skvrny. Tím může dojít k mnohonásobnému energetickému zisku v porovnání s energií, která byla zapotřebí ke všem předchozím krokům.

Princip inerciální fúze

Obr. 3: Princip inerciální fúze. a) ozáření kapsle fúzního paliva (většinou s izotopy vodíku – deuteria a tritia) přímo laserovými svazky nebo nepřímo rentgenovým zářením; b) odpařená hmota z povrchu kapsle urychluje palivo směrem ke středu (imploze); c) stagnace (zastavení) paliva v okolí středu a vytvoření horké skvrny, která je stále obklopena hustou hmotou; d) zapálení jádra paliva a šíření zážehu do husté hmoty v jejím okolí. Zdroj: [2].

V případě nepřímého ohřevu je potřeba „transformovat“ nerovnoměrně prostorově rozložené laserové záření na prostorově rovnoměrné rentgenové záření. K tomu poslouží dutá komůrkaHohlraum – dutina, komůrka, jejíž stěny jsou v radiační rovnováze se zářivou energií uvnitř dutiny. Záření unikající z takovéto dutiny se bude blížit záření černého tělesa. V současné době se slovo „hohlraum“ nejčastěji používá v souvislosti s laserovými fúzními experimenty na principu nepřímého ohřevu, což je typické pro experimenty na zařízení National Ignition Facility (NIF). Do takovéto válcové komůrky s otvory v obou podstavách je umístěna kulová kapsle s fúzním palivem, která je ozářena rentgenovým zářením vznikajícím dopadem laserového záření na její vnitřní stěny. na jejíž vnitřní část dopadá laserové záření (obr. 4). Princip je nastíněn v části c) obrázku. Přesně zaměřené laserové svazky prochází otvory v podstavách komůrky a dopadají na její vnitřní stěnu. Tím se vytvoří rentgenové záření, které v ideálním případě rovnoměrně ozáří kapsliKapsle – pod českým významem slova kapsle si každý můžeme představit různé věci. Asi nejčastější asociací bude malinká tobolka s léky, které se polykají. V kosmickém výzkumu může jít o malý kontejner s vesmírnou sondou. Ve fyzice, která se zabývá laserovou fúzí (na principu přímého i nepřímého ohřevu), pojmem kapsle rozumíme kuličku s fúzním palivem. Kapsle zde mají v průměru okolo 2 mm, povrch může být z plastu, berylia nebo i z hustých forem uhlíku (diamantu). Pod touto vrstvou může následovat vrstvička ledu (z deuteria a tritia). Většina objemu je pak vyplněna směsí deuteria a tritia v plynné formě. Povrchem do kapsle vede úzká trubička (2 až 10 μm) pro zavedení plynné směsi, náplně. . Materiálové složení kapsle a její řez je ukázán vpravo na jednom z mnoha používaných příkladů.

Fotografie duté komůrky Fotografie duté komůrky Schema duté komůrky

Obr. 4: Nahoře a uprostřed: Fotografie duté komůrky; Dole: Schematické znázornění v řezu. Kapsle s fúzním palivem je uchycena ve středu pomocí dvou slabých fólií. Znázorněna je i velmi tenká trubička pro plnění plynného paliva (většinou směs deuteria a tritia). Zdroj: LLNL/NIF.

Postupné kroky k zapálení termonukleární fúze

Abychom dosáhli úspěchu, je třeba docílit velmi kvalitní imploze a vytvořit horkou skvrnuHorká skvrna – Hot Spot, oblast výrazně teplejší než okolí. Používá se například v souvislosti s fúzními experimenty, kde je stlačována kulová kapsle fúzního paliva. Ke stlačení dochází po ozáření několika laserovými svazky (v případě přímého ohřevu), nebo rentgenovým zářením (v případě nepřímého ohřevu). Hmota z povrchu kapsle je odpařena a pak principem akce a reakce, který například urychluje raketu, urychlí palivo směrem do středu. Tím dochází k implozi. Pak následuje stagnace (zastavení) paliva v okolí středu. Velikost, teplota a hustota vytvořené horké skvrny je dána převážně vývojem nestabilit při implozi a množstvím příměsí v palivu, které způsobují velké energetické ztráty zářením., v níž dosáhneme kladné tepelné bilance. Do kladných hodnot přispívá ohřev alfa částicemiAlfa částice – jádro helia, vázaný stav dvou protonů a dvou neutronů. Přirozenou cestou vzniká při alfa rozpadu. Vzhledem k velké vazebné energii jde o vysoce stabilní částici. z fúzní DT reakce, kterou lze zapsat rovnicí D + T → 4He (3.5 MeV) + n (14.1 MeV). Tepelné ztráty způsobuje brzdné zářeníBrzdné záření – anglicky a německy bremsstrahlung, jev, kdy při změně velikosti rychlosti nabité částice vzniká elektromagnetické záření. Brzdné zářením je emitováno při změně velikosti vektoru rychlosti. Při změně směru hovoříme o cyklotronním nebo synchrotronním záření., a tepelná vodivost plazmatu. Posledním členem je mechanická práce p dV, která má kladné znaménko při implozi a záporné znaménko při expanzi. Aniž bychom podrobně rozebírali jednotlivé členy, můžeme jen konstatovat, že k úspěšnému zapáleníZážeh – zapálení, angl. ignition, stav, při němž je získaný výkon ve fúzním experimentu vyšší než dodaný. V laserové fúzi jde o stav, kdy je při implozi vyrovnána výkonová bilance v horké skvrně. Toto se dá ale většinou velmi špatně vyhodnotit. Proto v roce 1997 Národní akademie věd Spojených států amerických provedla revizi tohoto pojmu a zavedla jinou definici: Zážehu je dosaženo, pokud je energetický zisk roven alespoň jedné. V případě laserové fúze to znamená, že fúzní energetický zisk je větší nebo roven energii laseru. Energii laseru i energii, kterou vyprodukoval fúzní proces, dokážeme dobře změřit, proto takto definované zapálení (ignition) lze jednoduše vyhodnotit a prokázat. termojaderné fúze dojde, pokud bude velmi dominující člen daný dodatečným ohřevem alfa částicemi.

Když už jsme se seznámili s laserovým systémem NIFNIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů)., inerciálním udrženímInerciální fúze – uskutečnění fúze za pomoci setrvačnosti. Zpravidla jde o peletu (kapsli paliva v pevném stavu), na níž je namířeno velké množství laserů. Peleta se změní na plazma, v němž probíhá fúzní reakce tak dlouho, dokud plazma zůstává setrvačností v reakční oblasti. K největším zařízením pro laserem iniciovanou fúzi v současnosti patří systémy Gekko XII (Japonsko) a NIF (USA). Ke stavbě se připravuje evropský systém HiPER, jehož osud je značně nejasný. a popisem nepřímého ohřevuNepřímý ohřev – Indirect Drive, způsob ohřevu fúzní kapsle při laserových experimentech využívající obecný princip inerciálního udržení (inerciální fúze). Svazky více laserů zde nejsou namířeny přímo na povrch kapsle (kuličku s fúzním palivem), ale jsou namířeny na vnitřní stěnu duté válcové komůrky, v jejímž středu se kapsle nachází. Takovýto druh experimentů se typicky provádí na zařízení National Ignition Facility (NIF), kde do velké sférické experimentální komory vstupují laserové svazky pouze v polárních oblastech, nikoliv rovnoměrně po celém jejím kulovém povrchu., pojďme si projít jednotlivé kroky, které vedly téměř k zapálení termonukleární fúze při velmi úspěšném experimentu č. N210808 dne 8. srpna 2021. Postup je prezentován na grafech (obr. 5), kde jsou různými barvami označeny jednotlivé skupiny experimentů. Dle změřených hodnot tlaku (v jednotkách Gbar, tj. přibližně v miliardách atmosfér) a energie horké skvrnyHorká skvrna – Hot Spot, oblast výrazně teplejší než okolí. Používá se například v souvislosti s fúzními experimenty, kde je stlačována kulová kapsle fúzního paliva. Ke stlačení dochází po ozáření několika laserovými svazky (v případě přímého ohřevu), nebo rentgenovým zářením (v případě nepřímého ohřevu). Hmota z povrchu kapsle je odpařena a pak principem akce a reakce, který například urychluje raketu, urychlí palivo směrem do středu. Tím dochází k implozi. Pak následuje stagnace (zastavení) paliva v okolí středu. Velikost, teplota a hustota vytvořené horké skvrny je dána převážně vývojem nestabilit při implozi a množstvím příměsí v palivu, které způsobují velké energetické ztráty zářením. jsou zasazeny do 2D grafu. Cílem je dosáhnout parametrů v pravém horním rohu grafu, nejlépe za druhou přerušovanou křivkou, která označuje oblast zapálení termojaderné fúze. Ve třetím rozměru, který ale není zobrazen, bychom pak mohli vynášet dosažený energetický výtěžek z fúzních reakcí. Všimněme si, že grafy jsou pro situaci bez dodatečného ohřevu alfa částicemi. Důvodem je skutečnost, že bez tohoto vlivu jsou grafy přehlednější a jednotlivé skupiny různých typů experimentů dobře rozlišitelné.

Kroky vedoucí k zapálení termojaderné fúze

Obr. 5: Kroky vedoucí k zapálení termojaderné fúze. Grafy změřených hodnot tlaku a energie horké skvrny bez započítání vlivu dodatečného ohřevu alfa částicemi. a) Kroky, které vedly ke zvýšení tlaku v horké skvrně (experimenty 2011–2018). b) Další kroky vedoucí ke zvýšení energie horké skvrny a posunu až na samotný práh zapálení termojaderné fúze (experimenty 2019–2021). Zdroj: [2].

Začněme nastavením experimentů v letech 2011 až 2012 (modrá skupina CH LF). Zde byla použita kapsleKapsle – pod českým významem slova kapsle si každý můžeme představit různé věci. Asi nejčastější asociací bude malinká tobolka s léky, které se polykají. V kosmickém výzkumu může jít o malý kontejner s vesmírnou sondou. Ve fyzice, která se zabývá laserovou fúzí (na principu přímého i nepřímého ohřevu), pojmem kapsle rozumíme kuličku s fúzním palivem. Kapsle zde mají v průměru okolo 2 mm, povrch může být z plastu, berylia nebo i z hustých forem uhlíku (diamantu). Pod touto vrstvou může následovat vrstvička ledu (z deuteria a tritia). Většina objemu je pak vyplněna směsí deuteria a tritia v plynné formě. Povrchem do kapsle vede úzká trubička (2 až 10 μm) pro zavedení plynné směsi, náplně. s povrchem (stěnou) z plastu a standardní plnicí trubičkou tloušťky 10 μm, dutá komůrkaHohlraum – dutina, komůrka, jejíž stěny jsou v radiační rovnováze se zářivou energií uvnitř dutiny. Záření unikající z takovéto dutiny se bude blížit záření černého tělesa. V současné době se slovo „hohlraum“ nejčastěji používá v souvislosti s laserovými fúzními experimenty na principu nepřímého ohřevu, což je typické pro experimenty na zařízení National Ignition Facility (NIF). Do takovéto válcové komůrky s otvory v obou podstavách je umístěna kulová kapsle s fúzním palivem, která je ozářena rentgenovým zářením vznikajícím dopadem laserového záření na její vnitřní stěny. byla napuštěna plynem na vyšší tlak, laserový svazek měl nastaven nižší předpulz. Ukázalo se, že velký vliv na implozi měla dvojitá membrána pro uchycení kapsle (takzvaný stan), který měl v porovnání s materiálem povrchu kapsle podobnou hustotu. Výsledkem bylo dosažení malého tlaku a energie v horké skvrněHorká skvrna – Hot Spot, oblast výrazně teplejší než okolí. Používá se například v souvislosti s fúzními experimenty, kde je stlačována kulová kapsle fúzního paliva. Ke stlačení dochází po ozáření několika laserovými svazky (v případě přímého ohřevu), nebo rentgenovým zářením (v případě nepřímého ohřevu). Hmota z povrchu kapsle je odpařena a pak principem akce a reakce, který například urychluje raketu, urychlí palivo směrem do středu. Tím dochází k implozi. Pak následuje stagnace (zastavení) paliva v okolí středu. Velikost, teplota a hustota vytvořené horké skvrny je dána převážně vývojem nestabilit při implozi a množstvím příměsí v palivu, které způsobují velké energetické ztráty zářením.. Energetický výtěžek fúzních reakcí byl roven hodnotě 2 kJ. Druhá skupina experimentů v letech 2013 až 2015 byla označena zelenou barvou s popiskem CH HF, což znamenalo jiné nastavení parametru laseru. Vzhledem k hlavnímu pulzu byla zvětšena amplituda předpulzu. Tím bylo dosaženo lepší stability imploze i větší implozní rychlosti, což se projevilo i na zkrácení času od konce laserového pulsu k intenzivnímu rentgenovému signálu. Díky tomu se zvýšil energetický výtěžek fúzních reakcí k hodnotě 27 kJ. Ve třetím kroku v letech 2016 až 2018 (HDC/BF) byl změněn materiál stěny kapsle, kde byl použit uhlík s vysokou hustotou (tj. diamantDiamant – forma uhlíku s diamantovou krystalovou mříží. Sousední vazby (tzv. σ vazby) svírají úhel 109°28′ a jejich délka je 0,154 nm.  Za normálních podmínek je teplota tání 3 500 °C, hustota 3,51 g/cm3 a index lomu n = 2,417. Je-li dotován kyslíkovými ionty, stane se polovodičem typu n.
), slabší plnicí trubička (5 μm) a dutá komůrka byla napuštěna na menší tlak. Zvláště zmenšením průměru plnicí trubičky, a tím pádem zmenšením poměru příměsí, byly zredukovány ztráty zářením. Tímto bylo dosaženo dalšího zvýšení tlaku v horké skvrně a energetického výtěžku fúzních reakcí na hodnotu 55 kJ. Stále se ale nedařilo zvýšit dosažené hodnoty energie v horké skvrně.

Předposlední dva kroky, vedoucí k dosažení větší energie v horké skvrně, jsou mixem následujících zlepšeních použitých v letech 2019 až 2020. Jednalo se o použití nového typu kapsle s označením HYBRID-E Challenge [4]. Byla použita větší dutá komůrka i kapsle, kde místo původního poloměru 0,91 mm bylo rozhodnuto o použití kapsle s poloměrem 1,05 mm, viz obr. 6a). Optimální rozměry byly nalezeny experimentálně. K dosažení lepších výsledků zapáleníZážeh – zapálení, angl. ignition, stav, při němž je získaný výkon ve fúzním experimentu vyšší než dodaný. V laserové fúzi jde o stav, kdy je při implozi vyrovnána výkonová bilance v horké skvrně. Toto se dá ale většinou velmi špatně vyhodnotit. Proto v roce 1997 Národní akademie věd Spojených států amerických provedla revizi tohoto pojmu a zavedla jinou definici: Zážehu je dosaženo, pokud je energetický zisk roven alespoň jedné. V případě laserové fúze to znamená, že fúzní energetický zisk je větší nebo roven energii laseru. Energii laseru i energii, kterou vyprodukoval fúzní proces, dokážeme dobře změřit, proto takto definované zapálení (ignition) lze jednoduše vyhodnotit a prokázat. bylo zároveň potřeba zachovat důležité parametry: adiabatický ohřev, stabilitu, symetrii a implozní rychlost. Toto všechno při použití stále stejného laseru se stejnou energií (NIF s 1,9 MJ). Byly zde například pro kontrolu symetrie použity následující dvě techniky, viz obr. 6 b): Jiný tvar duté komůrky (tvar má název Iraum s kapsami, ze kterých se šíří zlaté plazma delší cestou a nedochází tak k interakci s vnitřními svazky laseru). Dále byla nepatrně změněna vlnová délka pro vnitřní/vnější svazky. Změny v těchto společných krocích, označme je v našem číslování 4, vedly k dosažení výtěžku fúzních reakcí na hodnotu 170 kJ.

Porovnání staršího typu kapsle a nového 
	typu kapsle s označením HYBRID-E Challenge Tvar duté komůrky typu	Iraum s kapsami

Obr. 6: Nahoře: Porovnání staršího typu kapsle a nového typu kapsle s označením HYBRID-E Challenge. Dole: Tvar duté komůrky typu Iraum s kapsami, ze kterých se šíří zlaté plazma delší cestou a dochází tak k menší interakci s vnitřními svazky laseru. Zdroj: [2].

Před výjimečným experimentem č. N210808 došlo ještě k několika menším úpravám a dalo by se říci i ke šťastné náhodě. Byla zmenšena vstupní okénka v podstavách duté komůrky o 27 % v ploše, aby zevnitř uniklo co nejméně záření. Použitá kapsle byla velmi podařené kvality (perfektní symetrie s jen málo a velmi nepatrnými defekty) a s ještě menší trubičkou pro napouštění o průměru jen 2 μm. Výsledkem experimentu byly neočekávané hodnoty, které již byly zmíněny v úvodu tohoto bulletinu. Dosažená teplota 11 keVElektronvolt – jednotka energie. Jde o energii, kterou získá elektron urychlením v potenciálovém rozdílu jeden volt, 1 eV = 1,6×10−19 J. V jaderné fyzice se používají spíše větší násobky této jednotky, kiloelektronvolt keV (103 eV), megaelektronvolt MeV (106 eV), gigaelektronvolt GeV (109 eV), teraelektronvolt TeV (1012 eV) nebo petaelektronvolt PeV (1015 eV). V těchto jednotkách se také vyjadřuje hmotnost (E=mc2) a teplota (E=kBT). Jeden elektronvolt odpovídá teplotě přibližně 11 600 K., energie v horké skvrněHorká skvrna – Hot Spot, oblast výrazně teplejší než okolí. Používá se například v souvislosti s fúzními experimenty, kde je stlačována kulová kapsle fúzního paliva. Ke stlačení dochází po ozáření několika laserovými svazky (v případě přímého ohřevu), nebo rentgenovým zářením (v případě nepřímého ohřevu). Hmota z povrchu kapsle je odpařena a pak principem akce a reakce, který například urychluje raketu, urychlí palivo směrem do středu. Tím dochází k implozi. Pak následuje stagnace (zastavení) paliva v okolí středu. Velikost, teplota a hustota vytvořené horké skvrny je dána převážně vývojem nestabilit při implozi a množstvím příměsí v palivu, které způsobují velké energetické ztráty zářením. >60 kJ, poloměr oblasti, ze které vylétávaly fúzní neutrony, měla velikost okolo 55 μm, zážeh trval méně než 100 ps. Experimentální data předčila 2D numerické simulace v neutronovém zisku a teplotě iontů. Celkový energetický fúzní zisk dosáhl 1,3 MJ.

Podívejme se ještě do podobného grafu, kde byly popsány jednotlivé kroky zlepšení experimentů. Tentokráte ale na osách uveďme hodnoty, které odpovídají reálnému experimentálnímu pozorování (obr. 7), tj. kde dochází k dodatečnému ohřevu plazmatu pomocí vyprodukovaných alfa částic z fúzní D+T reakce. Vidíme zde, jak byl experiment č. N210808 výjimečný. Dosažené hodnoty indikují nový režim, který nebyl doposud na zařízení NIF pozorován.

Kroky vedoucí k zapálení termojaderné fúze

Obr 7.: Experiment č. N210808 v grafu hodnot tlaku a energie horké skvrny
se započítáním dodatečného ohřevu alfa částicemi z fúzní D+T reakce [2].

Energetická bilance

Podívejme se ještě na energetickou bilanci. Výkonové lasery, jako například NIFNIF – National Ignition Facility, v současné době (2022) největší laserový systém, který se nachází v Lawrencově národní laboratoři v Livermoru (LLNL), v americké Kalifornii. Jedná se o zařízení, které bylo vybudováno v letech 1997 až 2009 pro výzkum termojaderné fúze pomocí takzvaného inerciálního udržení. Svého času byl NIF největší, míněno v objemu získaných financí, vědecký projekt v USA. Skládá se ze 192 laserových svazků o celkové energii 1,9 MJ (optické, na třetí harmonické), experimentální komory o průměru 10 m s mnoha diagnostickými přístroji (více než 120) a podpůrnými subsystémy (například ~400 MJ kondenzátorová baterie pro zesilovače laserů)., jsou složeny z několika součástí (oscilátoru, zesilovače, prostorových filtrů atd.). Z energetického pohledu jsou nejdůležitější zesilovače, na jejichž výbojky musí být přiveden vysokonapěťový pulz z kondenzátorové baterie. Podrobnější popis naleznete anglicky v sekci About/How NIF Wroks/Amplifiers [3] nebo obecné vysvětlení na stránkách českého laseru PALS [5]. V kondenzátorové baterii výkonové sekce laserového systému NIF se nachází 3 840 kusů kondenzátorů (každý s kapacitou 290 μF) s nominálním nabíjecím napětím 24 kV (a maximálním 26 kV) [6]. Celková uložená energie v kondenzátorech pak odpovídá hodnotě = ½ CU 2 = 320 MJ (a maximální hodnotě 380 MJ). Tato energie je úctyhodná. Výbojky zesilovačů pak dokážou vytvořit laserový impulz o typické energii 3 MJ (s možností až 4 MJ) v infračervené oblasti. Těsně před vstupem do interakční komory je laserové světlo převedeno na ultrafialové záření o vlnové délce 351 nm (tj. na třetí harmonickou frekvenci označovanou 3ω). Tato konverze je ztrátová, proto energie laserových svazků použitelných k experimentům má celkovou výslednou hodnotu 1,9 MJ.

Výše uvedená energie laseru NIF je důležitá hodnota pro definici zapálení. Dřívější definice dosažení termojaderné fúze pomocí laserů zněla: O zapálení mluvíme, pokud je vyrovnána výkonová bilance v horké skvrněHorká skvrna – Hot Spot, oblast výrazně teplejší než okolí. Používá se například v souvislosti s fúzními experimenty, kde je stlačována kulová kapsle fúzního paliva. Ke stlačení dochází po ozáření několika laserovými svazky (v případě přímého ohřevu), nebo rentgenovým zářením (v případě nepřímého ohřevu). Hmota z povrchu kapsle je odpařena a pak principem akce a reakce, který například urychluje raketu, urychlí palivo směrem do středu. Tím dochází k implozi. Pak následuje stagnace (zastavení) paliva v okolí středu. Velikost, teplota a hustota vytvořené horké skvrny je dána převážně vývojem nestabilit při implozi a množstvím příměsí v palivu, které způsobují velké energetické ztráty zářením. imploze. Toto se dá ale většinou velmi špatně vyhodnotit a změřit. Proto v roce 1997 Národní akademie věd Spojených států amerických provedla revizi tohoto pojmu a zavedla jinou definici: Zapálení je dosaženo, pokud je energetický zisk alespoň roven jedné. V případě fúze pomocí laseru NIF to tedy znamená, že fúzní zisk musí být větší nebo roven energii 1,9 MJ. A protože v experimentu č. N210808 byla vyprodukována fúzní energie 1,3 MJ, můžeme udělat závěr, že zapálení termonukleární fúze bylo dosaženo ze 70 %. I když to není plných 100 %, je tento výsledek považován za veliký úspěch a očekává se, že v následujících experimentech bude jednou překonán. Nezapomeňme však zmínit, že tento milník je důležitý spíše pro fyziky. Energetici samozřejmě k produkci energie potřebují dosahovat většího zisku než 100 % v poměru k celkové energii, která byla zapotřebí k celému experimentu, tj. dosáhnout fúzní energie větší než 320 MJ – přibližně 250× větší, než je současný rekord 1,3 MJ v experimentu č. N210808.

Sankeyův diagram

Obr. 8: Sankeyův diagram znázorňující energetickou bilanci laseru NIF od vstupu do duté komůrky až po energii, která způsobuje kompresi kapsle s fúzním palivem. Zdroj: Wikipedia.

Pokud bychom se zajímali o energetickou efektivitu nepřímého ohřevu, neměla by naší pozornosti uniknout energetická bilance laseru NIF od vstupu do duté komůrky až po energii, která způsobuje kompresi kapsle s fúzním palivem – viz obr. 8. Vidíme zde, že největší část laserového záření je přeměněna na rentgenové záření, které se z velké části ztrácí v ohřevu duté komůrky a v nezanedbatelné části odchází ven vstupními okénky této komůrky. Do samotné komprese kapsle fúzního paliva pak přichází pouze 10 až 20 % energie z původní hodnoty 1,9 MJ. Světle modré šipky všech ztrátových energetických kanálů zde velmi pěkně ukazují potenciál pro zlepšení. Vždyť toto v konečném důsledku znamená, že z původní energie ~400 MJ nahromaděné v kondenzátorové baterii, se nakonec využije pouhých 20 kJ, tj. účinnost celého procesu nepřímého ohřevu je pouze 1/20 000.

Závěr

V samotném závěru shrňme to nejpodstatnější. Na laserovém systému NIF v USA byl dne 8. 8. 2021 proveden experiment, kde bylo dosaženo významného energetického zisku 1,3 MJ z termonukleární fúze. Toto posunulo vědecké poznání lidstva až na samotný práh zapálení termonukleární fúze – bylo dosaženo na 70 %. Vynikající výsledek byl důsledkem několikaletého velmi nákladného výzkumu. Jednotlivé kroky, které vedly k úspěchu, byly popsány výše v bulletinu. Jednalo se o změnu typu materiálu, velikosti a kvality kapsle s fúzním palivem, vylepšení válcové dutinky, vylepšení kvality laseru. Bylo ale provedeno i mnoho další práce, která nebyla z prostorových důvodů popsána. Jednalo se o zlepšení diagnostiky experimentů, zlepšení přesnosti laseru, a vůbec i o náročnou inženýrskou práci.

Experimentálně se prokázalo, co je v oblasti termojaderné fúze možné. Byla například během jedenácti let zvýšena hodnota energetického zisku z termonukleární fúze téměř o tisícinásobek  (od roku 2011 do 2021). Bohužel zatím nemáme zprávy, že by se tento výjimečný experiment podařilo zopakovat se stejně vynikajícími výsledky. Jsem ale optimistou, věřím, že zopakování výsledku nebo jeho překonání je jen otázkou času. Proto si myslím, že můžeme celému týmu na National Ignition Facility pogratulovat!

Odkazy

Valid HTML 5Valid CSS

Aldebaran Homepage