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1. LaserfusionStatus und PerspektivenMarkus RothTechnische Universität DarmstadtInstitut für Kernphysik, 64289 Darmstadt | |

2. Aktualität NIF Fertiggestellt 2009 Beginn Experimente 2009 Erste Kampagne 2010 Erster Versuch der Zündung 3/ 2010 BBC- ONLINE 28.1.2010 | |

3. Inhalt I ICF/MCF direct/indirect drive II NIF III Aktuelle Kampagne IV EU-Projekte - Fast Ignition V Hybridsysteme LIFE | |

4. Kompression (Raketen- prinzip) Bestrahlung der Oberfläche Zentrale Zündung Burn Trägheitsfusion Plasma Einschlussbedingung: Lawson Kriterium: nτ = 1014 Magnetic Confinement FusionDichte = 1014 cm-3 Einschlusszeit = 1 Sekunde Inertial Confinement Fusion Dichte = 1025 cm-3 Einschlusszeit = 10 Pikosekunden | |

5. Einige Zahlen • Bei ρR=3 g/cm2 i.e. fb=30% Y=100 MJ/mg • 1 mg DT muss komprimiert werden zu 336 g/cm3 oder 1680 x Festkörperdichte (0.2 g/cm3) für ρR=3 g/cm2. | |

6. Um die enormen Anforderungen an die Symmetrie zu gewährleisten wird in der ersten Kampagne die indirekte Zündung versucht indirect Illumination by x-rays fuel capsule compression (200-1000 g/cc) fusion ignition (~ 10 keV) fusion burn backscattering • Zündung bedarf der Optimierung von: • Hohlraum Design: • Laserabsorption/ -propagation, backscattering • Laser Konversionseffizienz in X-rays • Hohlraum Re-emissionseffizienz (Wand+LEH Verluste) • Implosiondynamik der Kompression • shock timing, EOS ablator studies • Kompressionssymmetrie der Kapsel laser High-Z hohlraum DT fuel capsule Wall losses mid(low)-Z fill slows down wall motion x-rays LEH losses | |

7. NIF This work performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344 Aufgabe: Verlässliche Zündung einer Fusionsreaktion mit Gain bei niedrigstmöglicher Lasernergie | |

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11. Eine von zwei Laserbays NIF-0506-11956 | |

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15. Der Hohlraum | |

16. NIF Tests erfüllen (und oft übertreffen) die Design Spezifikationen, die für die Zündung benötigt werden Erstes überraschendes Ergebnis der ersten Kampagne: Opazität des Hohlraums ist bei Tests 15% besser als erwartet --> höherer Strahlungseinschluss --> weniger Laserenergie benötigt | |

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18. WARUM? • kleinere Infrastruktur; höherer Gain; • Verbesserte Toleranz gegen Laser/Target nichtidealitäten • Breitere Basis für Grundlagenforschung • Möglichkeit Tritium zu vermeiden (oder zu reduzieren) Weitergehende Ansätze • Optimierte, isobarische Zündung (e.g. mit 2ω) • Double shell (non-cryo solution?) • Elektronen Fast Ignition (mit oder ohne Cone) • Protonen Fast Ignition • KE foil Ignition • Shock Ignition, … • Für jeden Fall zu untersuchen: • Pros/cons • Facility (laser, targetry, delivery, reactor, waste) • Level of confidence • Compatibility between options (since confidence<1) • Required R&D plan | |

19. iLIFT LMJ NIF Anlagen weltweit (real & planned) Plus: SG-III | |

20. Fast Ignition Atmosphere formation Compression Ignition Burn Fast Ignition separates the functions of compression & ignition of the fuel; less compression is required (more fuel can be assembled) and symmetry relaxed. Think – Hot-Spot ignition = Diesel Engine, Fast-Ignition = Gas Engine (spark-plug) | |

21. 400 400 400 log10 ρ (g/cm3) ρ (g/cm3) 35 3 200 200 200 r (μm) r (μm) r (μm) 0 0 0 -200 -200 -200 -1 0.01 -400 -400 -400 -400 -200 0 200 400 -400 -200 0 200 400 -400 -200 0 200 400 z (μm) z (μm) z (μm) Als Fast Ignitor wird untersucht: Elektronen, Protonen und Ionen, mit Konus und Schock-Ignition Honrubia et al | |

22. EU- Projekt der Community | |

23. An entirely civilian proposal to achieve high gain Fast Ignition IFE & basic science : cross-EU initiative HiPER das rein zivile europäische Projekt für Fast Ignition • Implosionsenergie: • 200-300kJ/5ns/3ω0 • 40 Strahlen • 10 m Targetkammer 2. PW beamlines: 70kJ 10ps, 1 or 3ω 3. OPCPA Konfiguration für 100 PW Strahl (probe!) und/oder 2 EW (driver) | |

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25. Die ideale Lösung wäre... Danke | |