پیشرفت‌های فناوری لیزر Exails در تحقیقات انرژی همجوشی

بشریت در آستانه مهار انرژی پاک نامحدود قرار دارد و فناوری لیزر با انرژی بالا به عنوان کاتالیزور حیاتی عمل می کند. دانشمندان در پیگیری همجوشی هسته ای کنترل شده، به طور مداوم در حال پیشبرد مرزهای قابلیت های لیزر هستند. این مقاله به بررسی کاربردهای تأسیسات لیزر با انرژی بالا در همجوشی محصورسازی اینرسی و تحقیقات برهمکنش ماده-نور می پردازد، در حالی که مشارکت های فناوری Exail را در حمایت از این تلاش های پیشرفته برجسته می کند.

لیزرهای با انرژی بالا به عنوان سیستم های لیزری پالسی تعریف می شوند که قادر به ارائه انرژی خروجی 100 میلی ژول یا بیشتر هستند. این سیستم ها از طریق تقویت می توانند به سطوح انرژی تا کیلوژول یا حتی مگاژول دست یابند. هنگامی که با مدت زمان پالس در مقیاس نانوثانیه ترکیب می شوند، چنین انرژی های پالس بالایی به توان نوری فوق العاده ای منجر می شوند - به عنوان مثال، 1 ژول که در 10 نانوثانیه تحویل داده می شود، توان اوج را در صدها مگاوات تولید می کند. فناوری لیزر فیبری در حال حاضر کارآمدترین رویکرد برای کاربردهای لیزر با توان بالا را نشان می دهد که از توسعه صنعتی گسترده ناشی از بخش مخابرات بهره می برد.

در تحقیقات همجوشی محصورسازی اینرسی (ICF)، لیزرهای با انرژی بالا دما و فشارهای شدیدی را ایجاد می کنند که برای فشرده سازی و گرم کردن سوخت دوتریوم-تریتیوم تا شرایط همجوشی مورد نیاز است. فراتر از همجوشی، این لیزرها نقش مهمی در مطالعه برهمکنش های ماده-نور در سراسر فیزیک پلاسما و فیزیک چگالی انرژی بالا ایفا می کنند.

برای تأسیسات لیزری در مقیاس بزرگ مانند LULI2000 فرانسه، تأسیسات لیزر STFC بریتانیا، یا سیستم های کلاس مگاژول مانند تأسیسات اشتعال ملی (NIF) در ایالات متحده و Laser Mégajoule (LMJ) در فرانسه، کنترل زمانی دقیق پالس های لیزر یک نیاز اساسی را نشان می دهد. فناوری شکل دهی پالس امکان کنترل دقیق بر تحویل انرژی لیزر را فراهم می کند و باعث افزایش راندمان همجوشی و قابلیت اطمینان آزمایش می شود.

سیستم ModBox-FrontEnd Exail نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در عملکرد شکل دهی پالس زمانی است. این راه حل یکپارچه که قادر به تولید پالس های لیزر با پروفایل های زمانی دلخواه در عین حفظ نرخ تکرار بالا است، کنتراست و پایداری برتری را نسبت به رویکردهای مدولاسیون معمولی ارائه می دهد.

تأسیسات لیزری در مقیاس مگاژول آزمایش های فوق العاده پیچیده ای را با همگام سازی دقیق صدها پرتو لیزر بر روی اهداف در مقیاس میلی متری انجام می دهند. این آزمایش ها اختلالات الکترومغناطیسی شدید و محیط های تشعشعی، از جمله اشعه ایکس پالسی، نوترون های 14 مگا الکترون ولت و تشعشعات گاما را ایجاد می کنند. در داخل این محفظه های آزمایشی، تمام تجهیزات - از لیزر و تشخیص پلاسما گرفته تا سیستم های کنترل - باید تحت تابش شدید به طور قابل اعتماد کار کنند.

فناوری فیبر نوری مزایای متعددی را در این محیط ها ارائه می دهد، از جمله استحکام ذاتی و مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی. سیستم های فیبری تخصصی به عنوان ابزارهای اندازه گیری حیاتی عمل می کنند و امکان جمع آوری داده ها در زمان واقعی را فراهم می کنند - به ویژه برای زمان بندی پالس لیزر و کاربردهای شکل دهی.

Exail بیش از یک دهه است که به عنوان تامین کننده انحصاری فیبرهای تشخیصی مقاوم در برابر تشعشع برای تأسیساتی از جمله NIF و LMJ فعالیت می کند. این فیبرهای تخصصی کیفیت و دقت داده ها را حتی در بالاترین محیط های تشعشعی نزدیک به اهداف آزمایشی حفظ می کنند. قبل از توسعه آنها، بسیاری از آزمایش ها به دلیل ناتوانی در بازیابی اطلاعات کافی از هدف، به طور موثر «کور» انجام می شدند.

آزمایشگاه مشترک LabH6 که از طریق همکاری بین Exail و آزمایشگاه Hubert Curien (CNRS/IOGS/St-Etienne University) تأسیس شده است، بر توسعه فناوری های فیبر نوری برای محیط های شدید متمرکز است. تحقیقات در مورد اثرات تشعشع بر روی فیبرهای سیلیس، پیشرفت های مستمر در عملکرد تضعیف ناشی از تشعشع (RIA) را به دنبال دارد - عامل اصلی محدود کننده انتقال نور در فیبرهای تابش شده. این پیشرفت ها طول عمر فیبر را در کاربردهای فشرده تشعشعی افزایش می دهند و در عین حال قابلیت اطمینان داده ها را افزایش می دهند.