Des scientifiques du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) ont construit et livré un spectromètre à rayons X haute résolution pour l'installation laser la plus grande et la plus puissante au monde. Le diagnostique, installé sur le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory du DOE, analysera et enregistrera les données d'expériences à haute densité d'énergie créées en tirant les 192 lasers du NIF sur de minuscules pastilles de carburant. De telles expériences sont pertinentes pour les projets qui incluent le programme de gestion des stocks des États-Unis, qui maintient la dissuasion nucléaire américaine sans essais à grande échelle, et à la fusion par confinement inertiel, une alternative à la fusion par confinement magnétique qu'étudie PPPL.

PPPL utilise des spectromètres depuis des décennies pour analyser le spectre électromagnétique du plasma, le quatrième état chaud de la matière dans lequel les électrons se sont séparés des noyaux atomiques, à l'intérieur de dispositifs de fusion en forme de beignet appelés tokamaks. Ces appareils chauffent les particules et les confinent dans des champs magnétiques, provoquant la fusion des noyaux et la production d'énergie de fusion. Par contre, Les lasers haute puissance de NIF provoquent la fusion en chauffant l'extérieur de la pastille de combustible. Au fur et à mesure que l'extérieur se vaporise, la pression s'étend vers l'intérieur vers le noyau de la pastille, écraser les atomes d'hydrogène ensemble jusqu'à ce qu'ils fusionnent et libèrent leur énergie.

Le NIF a testé et confirmé que le spectromètre fonctionnait comme prévu le 28 septembre. Au cours de l'expérience, l'appareil a mesuré avec précision la température électronique et la densité d'une capsule de combustible pendant le processus de fusion. « Mesurer ces conditions est essentiel pour amorcer un processus de fusion autonome sur NIF, " a déclaré Lan Gao, physicien du PPPL, qui a aidé à concevoir et à construire l'appareil. "Tout s'est très bien passé. Le niveau de signal que nous avons obtenu était exactement comme nous l'avions prévu."

Le spectromètre se concentrera sur une petite capsule de carburant simulé qui comprend l'élément krypton pour mesurer comment la densité et la température des électrons chauds dans le plasma changent au fil du temps. "Le rendement de fusion est très sensible à la température, " a déclaré Marilyn Schneider, chef du groupe de physique des rayonnements et de diagnostic spectroscopique du NIF. "Le spectromètre fournira les mesures de température les plus sensibles à ce jour. La capacité de l'appareil à tracer la température en fonction du temps sera également très utile."