Temiz enerji arayışında, Ulusal İğnisyon Tesisi (NIF), füzyon araştırmalarını daha önce görülmemiş bir hızla ilerletiyor.Bu hırslı programın arkasında çok az bilinen ama kritik bir teknolojik başarı yatıyorBu yenilik üretim süresini iki yıldan sadece iki aya indirdi.Bilimsel ilerlemeyi hızlandırmak ve NIF'in füzyon enerjisi alanındaki atılımlarına doğrudan katkıda bulunmak.
Dünyanın en güçlü lazer sistemi olarak, NIF, kontrol edilen nükleer füzyonun temiz ve sürdürülebilir enerji potansiyel kaynağı olmasını amaçlamaktadır.Bu, füzyon reaksiyonlarını başlatmak için çok büyük miktarda enerjiyi küçük bir hedefe odaklamayı gerektirir.Bu işlemin anahtarı, potasyum dihidrojen fosfat (KDP) ve deuterasyon karşılığından (DKDP) yapılan büyük tek kristal optik bileşenlerdir.
Bunlar sıradan cam elementler değil. Prisma benzeri optik özellikleri ile ışığı olağanüstü bir hassasiyetle iletirler, kırarlar ve ayırırlar.NIF, tüm lazer sisteminde yaklaşık 480 bu tür bileşene ihtiyaç duyar., iki hayati fonksiyona hizmet eder: kutuplaşma dönüşümü ve frekans dönüşümü.
KDP kristalleri, lazer ışınının iletilmesini veya yansımasını hassas bir şekilde kontrol eden optik bir anahtar olan Plazma Elektrot Pockels Hücresini (PEPC) etkinleştirir.PEPC'nin işlevini anında ışığa açılan veya kapanan bir kapı hayal edin..
Sistem, KDP'nin elektro-optik özelliklerini kullanır. Elektrik alanı uygulayarak kristalin kırılma endeksini değiştirir ve geçen lazer ışınlarının kutuplaşmasını değiştirir.Bu alanı kontrol ederek, mühendisler PEPC'nin geçiş yeteneğinin temeli olan kutuplaşmayı 90 dereceye çevirebilirler.
NIF'in ana amplifikatör sisteminde PEPC, lazer ışınlarının amplifikasyon yolunu kaç kez geçtiğini kontrol eder.Güç amplifikatörlerine geçmeden önce her döngü ile enerji kazanmak.
Her PEPC, erimiş silikon cam paneller arasında yerleştirilmiş bir KDP kristal plaka içerir.Bu 40x40 cm'lik bileşenler, ışın bozulmasını önlemek için olağanüstü optik kalitesi ve tekdüzeliği gerektirir. Kristallerin kusursuzluğunun bir kanıtı..
Kristaller başka bir kritik rol oynar: NIF'in ilk kızılötesi lazer ışığını (1053 nm dalga boyu) daha verimli ultraviyole ışığına dönüştürür.Araştırmalar UV ışığının füzyon hedefiyle daha etkili etkileşime girdiğini gösteriyor..
NIF'in 192 lazer ışını, her biri yaklaşık 20 kilojoule kızılötesi enerji taşıyan hedef odaya yaklaştıkça, KDP ve DKDP kristalleri içeren son optik sistemlerden geçerler.doğrusal olmayan optik özellikler kızılötesi ışığı üçüncü harmonik jenerasyon adı verilen bir süreçle UV'ye dönüştürür.
Bu dönüşüm, her ışın yolu boyunca stratejik olarak yerleştirilen küçük bilgisayar monitörlerinin büyüklüğüne yakın kristal plakalarda gerçekleşir.Sonuçta elde edilen UV ışığı füzyon hedeflerini daha verimli bir şekilde ısıtır ve sıkıştırır, bu da ateşlemeyi mümkün kılıyor.
Hızlı kristal büyüme teknolojisinin geliştirilmesi, NIF'in en ünlü mühendislik başarılarından biri olarak kalıyor.Bu atılım üretim zaman çizelgeleri değiştirdi ve projeyi tamamlamak için çok önemli oldu.
İlk olarak Rusya'da geliştirilen ve Lawrence Livermore'da geliştirilen teknik, 1994 yılında bir Ar-Ge 100 Ödülü kazandı.yöntem daha büyük kristaller elde etti (800 pound'a kadar), kristal başına daha fazla optik bileşene izin verir ve genel malzeme ihtiyaçlarını azaltır.
Toplamda yaklaşık 100 tonluk yaklaşık 75 üretim kristali yetiştirildi.
Yenilik, hassas bir şekilde kontrol edilen büyüme ortamlarında yatıyor.Geleneksel yöntemler, kristallerin yavaş yavaş oluşmasına izin vermek için çözeltmeleri yavaş yavaş soğutmaktadır.
Hızlı teknik, içinde tohum kristalleri askılı olan doymuş KDP/DKDP çözeltisinin büyük kaplarını kullanır. Sıcaklığı, konsantrasyonu ve çözeltinin akışını titizlikle düzenleyerek,mühendisler kaliteyi korurken büyüme oranlarını optimize ederler..
Dr. Carter buna şöyle bir benzetme yapar: "Bu, aşırı derecede kontrol edilen bir ortamda bitkiler yetiştirmek gibidir.
Bu ilerleme NIF'in çok ötesine uzanıyor. Daha hızlı ve daha ucuz kristal üretimi daha iyi lazerler, optik sensörler ve ekranlar sağlar.Tıbbi uygulamalar arasında gelişmiş cerrahi lazerler ve görüntüleme sistemleri vardırİletişim gelişmiş fiber-optik ağlar görebilir.
NIF, kontrollü füzyona doğru ilerledikçe, KDP ve DKDP kristalleri vazgeçilmez olmaya devam ediyor.optik mühendisliği, bu kadar iddialı projeler için gerekli olan hassas üretim.
Bu ünlü olmayan teknolojik kahraman sadece malzeme bilimini geliştirmekle kalmadı insanlığın sınırsız temiz enerji arayışında da kilit rol oynadı.Füzyon enerjisinin gerçekliğe daha yakın kenarları enerji manzaramızı potansiyel olarak değiştirebilir.