Zapálí obří lasery fúzi?

Lasery Lawrencovy národní laboratoře v Livermoru zabírají plochu srovnatelnou se třemi fotbalovými hřištiFoto: Lawrence Livermore National Laboratory

Američtí vědci dosáhli pokroku v rozběhnutí termojaderné fúze pomocí laserových paprsků. Energie, kterou jsou takto schopni palivu dodat, se už blíží objemu nutnému pro zapálení fúze.

V Lawrencově národní laboratoři v Livermoru, kde fyzikové připravují laserem spouštěnou řízenou termojadernou reakci, byl vytvořen krátký a do malého prostoru koncentrovaný laserový puls o celkovém energetickém objemu v rekordní výši cca 1,17 Megajoulu. V tomto prostoru byla během pokusů dosažena teplota 5,9 milionů stupňů Kelvina, což je už velmi blízko k cílovému stavu zažehnutí řízené fúze. 

Puls byl celkově asi 30 x energeticky vydatnější, než se kdekoliv na světě doposud podařilo, i když trval jen po několik miliardtin sekundy. Jeho špičkový výkon byl přitom asi 500× vyšší, než se do této chvíle podařilo v rámci USA. Energie 192 silných laserových svazků byla soustředěna dovnitř zlatého válečku (tzv. hohlraum), kde se nacházela kulička z berylia s 2 mm v průměru. Ta byla naplněna zatím jen vodíkem a heliem. Tento terč bude později, v rámci již "ostrých" zážehových experimentů, naplněn zmrazenou směsí dvou izotopů vodíku - deuteria a tritia. Uvnitř zlatého válečku by pak mělo dojít ke konverzi viditelného laserového světla na rentgenové záření a terčík by se přitom měl zahřát asi na teplotu 200 milionů stupňů Fahrenheita či nejméně 100 milionů Kelvinů. Zároveň by se dostal díky mocnému toku záření pod tlak o řádu miliard atmosfér. Pokud bude tento laserový náraz dostatečně silný, mělo by již dojít ke sloučení jader vodíku za uvolnění obrovské energie, mnohem větší, než která bude palivu dodána laserem (zde se pro budoucnost uvažuje o celkové velikosti energie pulzu v oblasti 1,4 až 1,8 MJ). 

Podařilo se tedy již ověřit, že řádově potřebnou energii lze terčíku dodat a to v dostatečně prostorově symetrické míře, aby došlo ke kýžené implozi paliva. Tato laboratoř, zvaná též National Ignition Facility, je považována za hlavního kandidáta na místo, kde se může laserová termojaderná fúze skutečně podařit. Nebo se zde alespoň mohou rozhodující měrou vyřešit všechny podstatné problémy tzv. laserové inerciální fúze. 

K tématu si můžete poslechnout Vstupte! s Janem Řídkým o projektu ELI (Extreme Light Infrastructure):