(draft – Martie 2014)
Se refera la o schema superioara ca performante fata de ce a realizat NIF – Livermore pina acum si pe care o putem realiza si noi la Magurele intr-o configuratie infinit mai ieftina folosind acetylene. Dezamagit de performantele si modul de folosire al celor 192 de lasere de catre tehnicienii de la Livermore am incercat sa gasesc o solutie accesibila noua, romanilor si care sa fie ieftina si performanta. Analizind cu mare atentie « arsenalul » NIF am descoperit destul de repede « greselile» celor de acolo si am pus la punct ulterior o multime de solutii si inovatii – net superioare celor dezvoltate in prezent de cercetatorii americani. Am dezvoltat solutii complementare care sa aduca si mai multa energie experimentelor lor si asta fara sa impovareze/complice semnificativ design-ul original si la care sa si reziste camera lor sferica – cum ar fi de exemplu ca hohlraumul respectiv sa fie plasat in mijlocul unui disc de 18 mm latime si 340 mm diametru si care, inainte de a fi iradiat cu laserele, hohlraumul sa fie lovit cu peste 280 km/s de o foita cilindrica din CNT-Cu de 9 mm latime accelerata spre hohlraum in interiorul acestui disc de o descarcare electro-magnetica pentru a obtine intr-un final un puseu fotonic de 3,48 Kev si cu o durata de 400 picosecunde obtinut prin impactul foitei cu peretii de aur ai hohlraum-ului care se transforma astfel intr-o oglinda din plasma pentru laserele albastre. Daca adaugam si energia acestor lasere fara probleme poate fi rulata direct fuziunea deuteriumului. Sau fiecare laser sa genereze prin ablatie un jet ultra-rapid din plasma de carbon care sa fie ghidat spre centrul unei mici structuri din iridium – jeturi obtinute prin iradierea de catre fiecare laser a spatiului dintre niste conuri speciale ultra-subtiri dispuse ca acele unui arici.Aceste jeturi converg prin canale foarte inguste spre centrul structurii. Special pentru cei de la Livermore am conceput practic o serie de 11 experimente destinate camerei cu laseri – toate prinse intru-un proiect mai mare numit generic PROIEKT MATRIOSKA. Cel mai si cel mai special experiment din cadrul acestui proiect este menit sa dezvolte – lucru greu de crezut dar adevarat – un puseu fotonic de 2 picosecunde, 1,4 microni diametru si cu virf de sarcina de 2 x 1025 W/cm2 bazat numai si numai pe baza unui aranjament inteligent ce presupune initial o descarcare electrica foarte rapida de mare voltaj si fara nici un aport de origine nucleara pe tot parcursul experimentului. Doar energie chimica pura transformata in curent electric si …. nimic mai mult ! In a doua-a varianta de proiect expusa mai jos costurile sunt derizorii – adica de cca 35.000 euro per « tragere » * daca le comparam cu cele de la Livermore unde nici macar costurile cu personalul de la administratie si curatenie nu incap in aceasta suma. Sincer, acum imi pare rau pentru domnii de la NIF care, dupa ce au investit miliarde in laserele alea uriase, sa vina acum un « nene » de pe malul Dimbovitei si sa le sopteasca asa … timid…… stiti … uitati aici … experimentul asta ruleaza fara probleme chiar si ciclul CNO si costa de cca …o mie de ori mai putin decit ce aveti voi in California ! Si daca vreti si musai vreti puteti ajunge si la nichel !
*3-4 trageri pe saptamina, 22 angajati permanent – sfera din lentile proiectata sa rezista la 400 de « trageri ».
Inca din 2011 mi-am pus intrebarea – care este forma de energie pe care omenirea o poate manipula cel mai usor ? Paai…. Care sa fie ?…. Paaai … lumina este! Nici o alta forma de energie cunoscuta nu este mai usor de manipulat decit lumina. In termeni tehnici puseuri fotonice incredibil de rapide obtinute prin impact si concentrate pe suprafete foarte mici permit realizarea unor concentrari de energie net superioare celor mai avansate acceleratoare magnetice ale momentului ! Si care costa zeci de miliarde de euro ! Si cum poti manipula cel mai usor lumina ? Folosind aranjamente inteligente si realiste trebuie pur si simplu sa te duci direct in …inima sursei de lumina. Si cel mai bine si mai bine pentru asta se preteaza descompunerea acetilenei si/sau combustia acetilenei adica reactia de oxidare a acetilenei in prezenta oxigenului sau a ozonului.Evident anumite lungimi de unda nu vor fi reflectate de aluminiu fiind partial absorbit de acesta dar mai ales de marea masa a reactantilor. Explozia acetilenei insotita de lumina sau chemi-luminiscenta acetilenei este evident foarte cunoscuta si foarte studiata. Dar ce m-a surprins este ca nimeni nu a folosit-o pina acum in scopuri de fuziune.
Prima varianta de proiect – Experiment ÎRTÎȘ
Avem nevoi de un balon ovoid de 6 x 12 m la exterior si la interior 5 x 10 m (trunchate prolate paraboloid spheroid f/0.25) umplut la interior cu argon sau azot iar balonul propriu-zis cu circa 88 m3 acetilena si oxygen pina aproape de limita de detonare. Acest balon cu acetylene se afla intr-unul mai mare umplut cu neon, aluminizat pe interior cu dimensiunile de 620 x 1240 cm si a carei forma trebuie sa fie de mare precizie pentru a focaliza pe oliva ablativa lumina emisa de combustia acetilenei.Ambele fete ale balonului umplut cu acetilena sunt din polietilena transparenta foarte subtire. In centrul geometric al acestui aranjament se afla un hohlraum oliva din sticla cu dimensiuni interne 1,4 x 2,8 mm si externe 2,4 x 4,8 mm umplut cu 2,4 mg din LiD + LiT. Aceasta oliva (ovoid) din sticla in functie de design-ul ales poate fi facuta din beryllium pur sau beryllium oxide (transparente la radiatia X), lithium oxide, potassium bromide, diamant, cadmium fluoride, plumb fluoride (8,4 g/cbm), lutetium oxide (9,4 g/cbm densitate) sau pur si simplu aur. Alegerea materialului se va face in functie de parametrii reactiei de fuziune, principalul parametru fiind emisia de neutroni rapizi. De exemplu pentru reactia aneutronica de fuziune boron-hydrogen o oliva din aur este cea mai buna alegere absorbtia particulelor alpha fiind mult mai rapida. Oliva din sticla este plasata intr-o alta oliva (cocon) extrem de subtire (micrometric) din carbon ce sta agatat cu fire subtiri din tungsten in interiorul unei structuri rigide tot din carbon sub forma de ovoid si care foloseste un material ablativ de tip sandwich de carbon Vantablack – aceasta structura din carbon este captusita pe interior cu o foita de 4 grame din aur strapunsa in citeva locuri de firele micrometrice din tungsten. Spatiul interior este umplut cu hydrogen (10 mg) la presiunea acetilenei. Oliva ablativa (din carbon) sade bineinteles in atmosfera de helium chiar in centrul ansamblului. Daca oliva este din aur pur coconul din carbon devine inutil firele micrometrice din tungsten prinzindu-se direct de oliva. Premiza de calcul energetic pentru “direct-drive” este ca pentru amorsa nucleara sunt necesare maxim 840 MJ per gram de compus (DT) mergind pe o schema de fuziune bivalenta = compresie urmata de cresterea rapida a entropiei si nu pe schema “clasica” a confinarii inertiale totale. In balonul cu acetilena se afla un fir din aur sau din CNT-Cu plasat pe axa lunga si prin care trece o descarcare electrica foarte rapida de voltaj si amperaj mare, curent care trece si prin structura ablativa din carbon fara a o afecta totusi datorita ampacitatii mari a acesteia si dimensiunilor sale. Balonul se sprijina pe o plasa de carbon care la rindul ei este sustinuta de o structura rigida usoara. Structura este pentru sustinere iar plasa multi-mesh pentru finetea rotunjimii balonului care trebuie sa si colimeze pe stratul ablativ radiatia luminoasa generata de descompunerea acetilenei. Cerintele de colimare in mod evident trebuie sa fie de exceptie – apropiate adica de nivelul oglinzilor folosite de catre telescoapele profesionale. De aceea aceasta a doua varianta de proiect este ceva mai costisitoare decit prima. Plasa este acoperita pe partea dinspre balon cu un material de sacrificiu care va “pleca” odata cu suflul exploziei. Acetilena se afla intr-un balon din polietilena iar acesta la rindul lui in balonul mare aluminizat umplut cu neon pentru non-oxidarea aluminiului – in ultimele 40 ns neonul compresat si/sau radiat cu raze X radiaza la rindul lui o lumina rosie-portocalie. Stratul de neon am ales sa aiba 10 cm grosime pentru a fi siguri ca unda de soc generata de detonarea acetilenei nu atinge stratul de aluminium pe care il poate deteriora ireversebil (1 cm ar fi totusi suficient). Tot ansamblul se afla intr-o incinta mai mare cu atmosfera normala dar presurizata si unde presiunea este egala cu cea a balonului (aproape 2 atm) pentru a evita tensiuni inutile in folia balonului. Desi lumina este practic generata in intreaga masa de acetilena vor fi si raze de lumina care vor veni direct dinspre axa lunga a ovoidului si perpendicular pe aceasta si care vor fi focalizate spre centrul geometric al ovoidului de aluminiul de pe ovoid. Odata generate razele de lumina care nu vor ajunge de prima oara in centrul geometric vor calatori in interiorul balonului aluminizat pina cind intr-un final vor ajunge tot in centrul ovoidului. Evident vom avea si refractii la trecerea dintr-un mediu gazos in altul dar putem sa nu le luam in considerare datorita dimensiunii suficient de mari a ovoidului ablativ. Numarul mediu de reflexii este functie integra ce depinde de pozitia in care a fost generata raza de lumina si de unghiul de incidenta (reflexive) fata de suprafata ovoidului. Cum functioneaza tot montajul? Firul de aur este detonat de un mic generator GEPE, socul luminos de 220 Mj descompune sau aprinde rapid acetilena in intreaga sfera. Puseul fotonic de la firul incandescent trece prin intreaga masa de acetilena, activeaza combustia apoi loveste peretii aluminizati ai balonului pentru ca intr-un final, ce nu a a fost absorbit sa fie focalizat pe oliva ablativa participind astfel in calcul energetic total. Variatia accelerarii prin ablatie este un pic atipica fata de alte experimente de acest tip pentru ca initial avem un puseu slab insa suplimentat de firul de aur pentru ca ulterior, pe masura ce suprafata ablativa descreste concentrarea de lumina sa creasca. Acetilena din balon elibereaza prin combustie pina la 2.700 Mj daca balonul este umplut pina la limita de detonare. In primele 600 microsecunde circa 170 Mj de la descompunerea acetilenei + 80 Mj radiatia firului de aur vor fi focalizati pe sandwich-ul din carbon tip Vantablack (sau similar) care prin ablatie accelereaza destul de rapid foita de 4 grame din aur. Dupa aceea timp de cca 250 microsecunde urmeaza puseul principal cu un release de cca 550 Mj focalizati pe stratul ablativ. Odata vaporizat Imediat dupa ce trece acest puseu fotonic si are loc impactul foitei de aur cu oliva centrala. Cea ce inseamna ca de fapt nu toate energia eliberata este folosita ci doar o treime din ea. Insa …. Ablatia in sine este si ea insotita de emisa de lumina. Fenomenul evident este extrem de complicat dar in linii mari pe parcursul fenomenul de ablatie cca 30 % din aceasta emisie se intoarce inapoi pe stratul ablativ in fereastra de reflectie a aluminiului. Dupa ce materialul ablativ este vaporizat pe ultimii milimetri parcursi de foita de aur inainte de impactul cu oliva va fi vaporizata si o parte din foita de aur care se transforma la rindul ei in strat ablativ – dar cu performante inferioare carbonului, hidrogenul deja prezent se transforma in plasma ce umple rapid si uniform tot spatial interior dintre oliva si foita de aur impactoare – rolul plasmei de hydrogen fiind acela de a crea o “perna” care sa ajute la distributia cit mai uniforma a energiei foitei impactoare din aur. Datorita performantelor ablative ale aurului net inferioare carbonului calibrarea trebuie totusi atent facuta in asa fel incit cursa foliei impactoare sa dureze egal sau un pic mai putin decit flash-ul luminos al acetilenei. In orice caz se poate lua in calcul si o varianta de experiment in care pina la 80 % din materialul foitei impactoare este supus ablatiei atunci cind mixul nuclear este unul cu cerinte mai ridicate de confinare (B-H fusion). Pe parcursul cursei foitei din aur radiatia disipata de materialul ce a fost vaporizat si inlaturat se intoarce partial inapoi inspre centrul ovoidului pe masura ce acest material incetineste in masa de derivati ai acetilenei – practic – cel putin pe parcursul a 85 % din traseu energia disipata este returnata in proportie de peste 75 % de stratul reflectorizant de aluminium de pe peretii ovoidului – acest lucru fiind unul din avantajele acestui design. Doar razele X finale nu vor mai fi reflectate de aluminium – de aceea este nevoie de neon pentru a face shifting spre spectrul luminos suportat de aluminium. Amorsa nucleara este data de impactul foitei de aur care loveste concentric si uniform cu peste 388 km/s oliva din beryllia energia eliberata fiind de peste 300 Mj restul energiei eliberate prin disocierea acetilenei fiind prezenta in temperatura in crestere a derivatilor (cresterea entropiei prin absorbtie radiativa). Cum virful de emisie (50 % din energia totala) al combustiei acetilenei este cca 1 microsecunda si cum 50 % din masa este la mai putin de 40 cm de balonul exterior – avem in practica urmatorul fenomen – pe masura ce radiatia luminoasa este generata in masa de acetilena ea si ajunge la suprafata structurii de carbon unde absorptia acesteia difera evident in functie de unghiul de incidenta. Dinamica accelerarii si ulterior a impactului este extrem de complexa (evident nefiind aici complet prezentata) – daca initial presiunea ablativa este de cca 1 Mbar aceasta creste ulterior rapid la peste 104 Mbar crescind astfel si acceleratia foitei din aur. Chiar inainte de impact datorita acceleratiei ablative foita de aur impactoare ajunge la o densitate de cca 58 grame per cbm adica de cca 3 ori mai mare decit normalul si o grosime in momentul impactului de cca 1,6 mm. “Impactul” propriu-zis este EXTREM de complex si se traduce in fapt printr-o compresie rapida a olivei pina la punctul in care presiunea este insotita de cresterea de pina la 14 ori a densitatii stratului de aur la limita de contact cu oliva dar si de cca 240 ori a olivei la contactul cu mixtul nuclear, ionizarea completa a acesteia si compresia pina in momentul detonarii toate insotite de metalizarea rapida a hydrogenului care are 3 functii in acest design – de compressor, de alpha stopper si de reflector alaturi de aur al radiatiei X venita dinspre oliva compresata, hydrogenul fiind de mare densitate (cca 400 grame per cbm) si deja full metalizat inainte de amorsa mixului nuclear. Amorsa consta intr-un compresie ultra-rapida urmata imediat de un puseu ultra-scurt de raze X de cca 5 nanosecunde cu un virf de 100 picosecunde. Virful de sarcina radiativa de raze X de cca 80 Mj ridica temperatura plasmei de lithium-deuterium-tritium la 110 mil grade Celsius cind si are loc imediat detonarea. Temperatura ar mai creste dar primele reactii de fuziune apar masiv dupa 55 mil de grade Kelvin si cresc rapid ca numar odata cu cresterea temperaturii practic energia eliberata de primele particule alpha egalizind rapid forta de compresie a olivei. Daca luam in calcul ca primele reactii de fuziune apar in jur de 40 mil Kelvin atunci putem spune ca focul termonuclear este aprins si consumat in cca 70 picosecunde – cu mult inainte ca plasma sa atinga temperatura maxim posibila datorita radiatiei X si a compresiei si anume cca. 400 mil grade Celsius. Detonarea este realizata deci de compresia ultra-rapida a olivei din beryllia aflata in expansiune spre interior si prin incalzirea super-rapida a mixtului nuclear. Imediat dupa impact si inceperea compresiei olivei din oxid de beryllium sunt 2 secvente principale intercalate – prima in care plasma mixului atinge un maxim de compresie de pina la 380 Gbar si a doua secventa in care oliva puternic compresata devine complet opaca si absorbtia in oliva si in stratul de hydrogen metalic a particulelor alpha este totala si unde primii microni ai foitei de aur si stratul metallic de hydrogen si mai putin beryllia reflecta complet spre interior radiatia X accelerind astfel procesul de fuziune. Moderarea neutronilor de 14,1 MeV se face in primul rind de catre hydrogenul deja metalizat si mai putin efficient de catre beryllium performanta hydrogenului fiind de cca 3 ori mai buna.Beryllium in schimb multiplica in mod efficient numarul neutronilor accelerind reactia de fuziune 6Li + n. In momentul detonarii toata cantitatea de mixt nuclear incape intr-un ovoid de 150 x 220 micrometri inconjurat la rindul lui de un alt ovoid compozit puternic compresat cu dimensiunile de cca 680 x 1.020 microni. Practic aurul care inconjoara oliva din beryllia este extrem de efficient in rolul de capcana a radiatiei X si mai putin a celei gamma. Practic flashul luminos al exploziei nucleare apare doar dupa vaporizarea completa a coconului de aur ce inconjoara acum oliva din beryllia transformata in plasma. Ce este foarte special cu acest design si lucrul care il face net superior fata de tot ce sa realizat pina in acest moment in Amerika este faptul ca avem, pe linga clasica fuziune D+T si inca alte peste 48 reactii de fuziune – practic vom obtinem silicon ca produs final ce va fuziona si el la rindul lui . De ce? Pentru ca spre deosebire de laboaratoarele americane in acest experiment heliumul ramin blocat inauntrul unei adevarat cocon din aur de mare densitate si a carei inertie impiedica scaderea rapida a presiuni si temperaturii. Cu alte cuvinte cele 4,4 grame de plasma super-densa si super-hot de aur, beryllium si oxygen nu expandeaza suficient de rapid pentru a vorbi de o crestere importanta a volumului interior in timpul celor inca 25 picosecunde cite mai sunt necesare pentru a ajunge la fuziunea siliconului. In fapt volumul interior in care au loc reactiile de fuziune creste de aproximativ 5 ori – presiunea si temperatura raminind totusi de ordinul MeV respectiv peste 1.000 Tbar – adica suficient de ridicate pentru a rula inclusiv fuziunea siliconului. Un rol important in aceasta latenta o joaca absorbtia razelor X si gama de catre coconul din aur care devine foarte fierbinte si are astfel tendinta de a comprima mixtul in plina evolutie nucleara. Astfel – in mai putin de 95 picosecunde – trecind inclusiv prin anumite reactii din ciclul CNO – au loc toate reactiile de fuziune pina la fier si nichel incluzind deasemenea detonarea amestecului de deuterium si tritium. Experimentul este supra-dimensionat pentru ca in urma fuziunii sa obtinem doar 840 Mj de energie adica echivalentul a cca 200 de kg de TNT – sufficient de putin ca structura externa de carbon sa reziste deflagratiei si experimentul sa poata fi realizat din nou. In fapt energia eliberata de reactia de fuziune este de aproape 4 ori mai mica decit energia eliberata in urma combustiei acetilinei insasi. Folia reflectorizanta (balonul propriu-zis) in mod evident este pulverizat in incaperea de dimensiuni foarte mari dar structura adiacenta din carbon va supravietui. Acest experiment poate rula peste 2.000 de combinatii de mixt nuclear + oliva + impactor + ablator, practic fiind astfel validate mai toate reactiile de fuziune importante. Marele dezavantaj insa a acestui tip de experiment este ca elementele finale obtinute in urma fuziunii vor fi recuperate destul de greu la finalul experimentului.
In concluzie – intr-un balon ovoid reflectorizant umplut cu acetilena lumina generata de arderea acesteia ajunge pe un strat ablativ din carbon care prin ablatia materialului accelereaza o foita de aur spre o oliva din sticla din oxid de beryllium umplut cu un mixt nuclear. Energia impactului comprima, incalzeste si detoneaza combustibulul nuclear intr-un experiment in mod clar supra-dimensionat. Ansamblul poate sa contina si un flux electric ultra-rapid ce trece printr-un strat de aur depositat pe fata suprafata olivei de sticla („magnetic bottle”) coloana din plasma rezultata prin vaporizarea firului initial de aur nefiind complet destramata si permitind astfel o a doua descarcare electrica. Foita de aur transformata in plasma datorita datorita puseului electric si ulterior comprimata prin impact va creste rata de conversie a energiei cinetice in radiatie X pentru o output final de pina la 120 Mj in cca 220-240 picosecunde. Baloane chiar si mai mari pot fi folosite pentru a derula reactii de fuziune mai dificile.Deasemenea si alte amestecuri gazoase pot fi folosite cum ar fi un amestec la 200 torr format din ethane + oxygen + argon pentru a obtine un puseu luminos cu un virf de sarcina de cca 20 microsecunde. Acest experiment are avantajul cantitatii foarte mare de energie aflata la dispozitie.Dezavantajele ale acestui experiment sunt cerintele ridicate de colimare ale balonului aluminizat si dificultatea colectarii produselor finale de fuziune. Aceste deficiente sunt insa rezolvate de experimentul KATUN si intr-un design extrem de avansat, de experimentul BIYA.
A doua varianta de proiect – Experiment KATUN
Aceasta varianta vine sa raspunda unei cerinte majore – recuperarea noilor elemente obtinute in urma fuziunii. Chiar daca si acest experiment este supra-dimensionat din punct de vedere energetic se va incerca tot timpul obtinerea unor cantitati macroscopice de ordinul microgramelor. Desi experimentul BIYA este mult mai avansat este nevoie si de KATUN ca o solutie simpla, ieftina si eficienta pentru derularea unor reactii de fuziune nucleara.
Componentele sunt urmatoarele de la exterior spre interior :
– o camera mai mare cu o presiune egala cu cea a mixtului exploziv
– o retea de cca 400 de fire din carbon care sa prinda de o structura solida sfera interioara din sticla
– un balon sferic aluminizat pe interior cu diametrul exterior de 260 cm si umplut cu neon
– un al doilea balon din polietilena cu diametrul exterior de 256 cm si cel interior de 144 cm umplut evident umplut cu 7,22 m3 acetylene si oxygen la o presiune variind intre 1,2 si 1,9 atmosfere si cu un potential energetic de pina la 224 Mj. In practica insa cele 2 baloane de mai sus vor fi sub forma a 24 saci mari de 65 cm adincime fiecare care ajung pina la suprafata sferei de sticla si care odata ansamblati iau forma unei sfere si care evident au interior straturile dispuse ca mai sus peretii foarte subtiri din interior ai sacilor sunt evident transparenti si intre acesti pereti se afla retea electrica si conectorii pentru firele din interiorul sacilor. Spatiul din interiorul fiecarui sac dintre acetylena si sticla va fi umplut cu argon. Distanta de cca 7 de cm pe care trebuie sa o parcurga dupa explozie spre sfera de sticla interiorul sacului este mai mica decit cei 2 cm care trebuie strabatuti pina la stratul extern de aluminium.Odata pulverizata folia externa a balonului presiunea scade rapid pe stratul intern de argon si practic sfera din sticla este lovita de o unda de soc de citeva sute de atmosfere la care evident poate sa reziste cu succes.Practic avem parte de o compresie rapida a argonului urmata de o decompresie ceva mai lenta a acestuia. In orice caz unda de soc principala NU are timp sa ajunga la sticla pentru ca si incepe decompresia argonului prin pulverizarea balonului exterior aluminizat. Peretii sacilor care vin in contact cu sfera din lentile vor trebui acoperiti cu un strat de aluminium de cca 82 nanometri care are rolul de a tine “prizoniera” lumina timp de 1 milisecunda timp in care cca 135 Mj sunt eliberati. Acest lucru permite obtinerea unui puseu fotonic final de cca 400 nanosecunde si 105 Mj energie fotonica care ajunge pe ablator restul de energie eliberata prin combustie regasindu-se in masa de reactanti. Practic nu toata energia inmagazinata in saci va fi folosita. Deasemenea si alte amestecuri gazoase pot fi folosite cum ar fi un amestec la 200 torr format din ethane + oxygen + argon pentru a obtine un puseu luminos cu un virf de sarcina de cca 20 microsecunde si unde prezenta argonului permite folosirea unei game mai extinse de sticle pentru lentile. Daca folosim stratul reflectorizant argonul trebuie inlocuit cu helium si in acest caz stratul vaporizat de aluminium se va amesteca cu atmosfera de helium si reactantii vaporizati obtinuti prin descompunerea polietilenei. Acest amestec extrem de fierbinte impune acoperirea lentilelor cu un strat de protectie (sacrificiu) din potassium bromide sau alta sticla moale cit mai transparenta dar cu ecart de transmisie luminoasa mai ingust de cel al lentilelor. Puseuri fotonice si mai intense – de cca 100 picosecunde si 1018 W/cm2 – se pot obtine prin impactul foliei sferice ablative cu o alta foita sferica foarte subtire si dintr-un material dens. Astfel se pot obtine presiuni ablative chiar si de 10 Gbar (10 miliarde de atmosfere).
– in interiorul fiecarui sac sa afla o retea din fire de carbon/tungsten astfel plasata incit jumatate din masa mixtului sa se afle spre interior si jumatate spre interior raportat la pozitia firelor – astfel incit socul luminos sa fie absorbit de mase egale de reactanti
– o sfera cu diametrul de 130 cm compusa din 812 lentile hexagonale aspherice f/6.5 (fara overlapping) din CaF2 (calcium fluoride) cu diametrul de cca 10 cm fiecare (evident sunt si citeva lentile pentagonale). Aceste sfera e formata in fapt din 2 parti – corpul propri-zis si un « capac » format din 30 hexagoane aflat in partea superioara si care este indepartat ori de cite ori este nevoie sa fie plasata in centrul geometric al sferei de sticla sfera din material ablativ si micuta sfera din aur care tine mixtul nuclear.Fiecare lentila are la exterior un strat de sticla de protectie fie tot din CaF2 sau din sapphire. Birefrigenta acestuia din urma nu ne deranjeaza foarte mult datorita dimensiunilor relativ mari ale sferei ablative. Focusul fiecarei lentile poate sa nu fie exact pe centrul geometric al sferei ci dupa acesta astfel incit diametrul spotului de lumina al fiecarei lentile pe sfera ablativa aflata in pozitia de ‘plecare” sa fie de circa 2/3 din diametrul total al sferei si astfel incit acest spot sa acopere o suprafata care – cu focusare pe centru – ar fi fost echivalentul a 46 de lentile – focala va fi intre f/7.4 – f/9.2 si sistemul SHG instalat. De ce este nevoie de acest overlapping? In primul rind din motive tehnice ce tin de design – structura de sustinere si incastrare a lentilelor trebuie sa fie sufficient de solida pentru a asigura stabilitatea dimensionala a sferei compozite din lentile. Vacuumul relativ din sfera contribuie semnificativ la stabilitatea acesteia. Deasemenea pentru ca pot aparea descarcari fotonice diferite pe fiecare lentila lucru care va duce intr-un final la rejectii diferite de material ablativ – deci la accelerari diferite si intr-un final sfera interioara in care se afla mixtul nuclear nu va mai fi lovita uniform si concentric de o foita de aur in forma de sfera ci in forma de spheroid cu suprafata neregulata. Daca diferentele sunt mari pot avea loc ruperi ale foitei impactoare din aur si practic experimentul se termina rapid cu un esec glorios. Aceste diferente la impact pot conduce la o compresie si iradiere ne-echilibrata a mixtului nuclear si chiar la ratarea amorsei nucleare. In conditiile in care absolut fiecare punct de pe sfera din material ablativ este iluminata de cel putin 40 de lentile media energetica a tuturor acestor expuneri – adica overlapping-ul asigura o compresie aproape perfecta a mixtului nuclear prin impact si iradiere.Aceasta geometrie are desigur dezavantajul aparent ca la un moment – pe masura ce diametrul sferei ablative descreste acesta poate sa devina mai mic decit diametrul focusul lentilei propri-zise si astfel o parte din energie sa ramina neutilizata. In realitate acest lucru nu se intimpla pentru ca in momentul impactului cu sfera din aur care gazduieste mixtul nuclear diametrul acesteia este doar un pic mai mare decit diametrul spotului lentilei in acel loc. Deasemenea chiar daca diametrul tot ar descreste si ar devine mult mai mic decit diametrul spotului luminos concentrat de lentila restul de lumina ce nu ar ajnge pe ablator ar ajunge …. la lentila de pe partea opusa si de acolo inapoi in masa de acetylene, oxygen si derivatii lor dupa combustie – deci nu s-ar pierde.
– o sfera din material ablativ (sunt de zeci de combinatii si dimensiuni) care impinge spre interior o foita din aur de cca 180 miligrame. Sfera ablativa este sustinuta cu zeci de fire micrometrice de structura interioara a sferei din lentile de sticla.
– o sfera din aur de dimensiuni variabile care contine inauntrul ei
– o alta sfera dintr-un mixt nuclear – vorbim de zeci de combinatii de combustibili nucleari
Cum functioneaza acest experiment?
Se introduce in sfera din sticla sfera ablativa in care deja a fost ansamblata (fixata) sfera din aur continind mixtul nuclear. Se pune capacul din sticla. Greutatea acestui si buna etanseizare asigura buna operabilitate ulterioara. Se trece la pomparea de helium prin partea superioara si la purjarea aerului din incinta prin partea inferioara. Se trece apoi la vidarea sferei de heliumul introdus deja. Evident vacuum absolut nu se va obtine si nici nu este absolut necesar. O presiune scazuta de citiva torri este mai mult decit satisfactoare. De ce avem nevoi de o atmosfera rarefiata in interiorul sferei? Pentru ca materialul ejectat prin ablatie sa nu intimpine rezistenta (presiune) cind expandeaza spre suprafata interioara a sferei de sticla.Se introduc cu mare grija sacii partial umpluti cu acetylene si oxygen avind grija sa nu generam socuri mecanice, termice sau luminoase.Se pompeaza in mod controlat si sincronizat oxygen si acetylene si aer in camera exterioara experimentala. Dupa ce se ajunge la presiunea dorita se trece un current electric de mare amperaj si voltaj si de foarte scurta durata prin firele electrice. Flash-ul luminos aprinde sincron intreaga masa de acetylene. Socul luminos concentrat eliberat de combustia acetilinei ajunge pe materialul ablativ care accelereaza foita de aur pina la viteze de cca 285 km/s in configuratia standard si pina la 508 km/s daca alte doua inovatii sunt implementate. Impactul foitei de aur cu sfera de aur detoneaza mixtul nuclear din interiorul acestuia indiferent care este acesta pina la Li+He inclusiv. Mare parte din energia de fuziunea elementelor este degajata spre exterior sub forma unui flash luminous. Reziduurile ablatiei sunt cele care la rindul lor absorb o parte din radiatia X si gamma si o purjeaza in exterior in spectrul permis de CaF2. O parte din radiatia gamma este covertita isotropic de sticla din calcium fluoride in radiatie Cherenkov care si aceasta la rindul ei scapa in exterior. Cantitatea mica detonata de combustibil nuclear, suprafata interioara relativa mare a sferei din lentile si anduranta mare a acesteia asigura derularea experimentului de sute de ori. Deasemenea – pentru un numar de “trageri” mai mare lentilele pot fi facute in intregime din sapphire. La sfirsit se scoate capacul si se colecteaza elementele nou obtinute si se trece la analiza spectroscopica si de masa a acestora. Daca sunt gaze (helium de exemplu) ele se purjeaza fara scoaterea capacului. Alte doua inovatii tehnologice pot fi aplicate acestui design dar nu sunt mentionate aici.
Simplu nu? ….
A treia varianta de proiect – Experiment BIYA
….will follow …