Gli scienziati del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno costruito e consegnato uno spettrometro a raggi X ad alta risoluzione per la struttura laser più grande e potente del mondo. La diagnostica, installato sul National Ignition Facility (NIF) presso il Lawrence Livermore National Laboratory del DOE, analizzerà e registrerà i dati di esperimenti ad alta densità di energia creati sparando i 192 laser del NIF su minuscole palline di carburante. Tali esperimenti sono rilevanti per i progetti che includono il programma US Stockpile Stewardship, che mantiene il deterrente nucleare degli Stati Uniti senza test su vasta scala, e alla fusione a confinamento inerziale, un'alternativa alla fusione a confinamento magnetico studiata da PPPL.

PPPL utilizza da decenni spettrometri per analizzare lo spettro elettromagnetico del plasma, il quarto stato caldo della materia in cui gli elettroni si sono separati dai nuclei atomici, all'interno di dispositivi di fusione a forma di ciambella noti come tokamak. Questi dispositivi riscaldano le particelle e le confinano in campi magnetici, provocando la fusione dei nuclei e la produzione di energia di fusione. Al contrario, I laser ad alta potenza del NIF causano la fusione riscaldando l'esterno del pellet di combustibile. Mentre l'esterno vaporizza, la pressione si estende verso l'interno verso il nucleo del pellet, schiacciando insieme gli atomi di idrogeno fino a quando non si fondono e rilasciano la loro energia.

Il 28 settembre il NIF ha testato e confermato che lo spettrometro funzionava come previsto. Durante l'esperimento, il dispositivo ha misurato accuratamente la temperatura e la densità degli elettroni di una capsula di combustibile durante il processo di fusione. "Misurare queste condizioni è la chiave per ottenere l'accensione di un processo di fusione autosufficiente su NIF, " ha detto il fisico PPPL Lan Gao, che ha aiutato a progettare e costruire il dispositivo. "Tutto ha funzionato molto bene. Il livello del segnale che abbiamo ottenuto era proprio come avevamo previsto."

Lo spettrometro si concentrerà su una piccola capsula di combustibile simulato che include l'elemento krypton per misurare come la densità e la temperatura degli elettroni caldi nel plasma cambiano nel tempo. "La resa della fusione è molto sensibile alla temperatura, "ha detto Marilyn Schneider, leader del gruppo di fisica delle radiazioni e diagnostica spettroscopica del NIF. "Lo spettrometro fornirà le misurazioni della temperatura più sensibili fino ad oggi. Anche la capacità del dispositivo di tracciare la temperatura in funzione del tempo sarà molto utile".