Les scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) travaillent sur une nouvelle capacité de diagnostic qui fournira, pour la première fois, la possibilité de faire des films radiographiques aux rayons X.

La première expérience testant le principe, surnommé l'expérience de réinitialisation bipolaire (BIRX), a été menée à l'installation de radiographie à pénétration profonde Flash X-Ray (FXR) du LLNL sur le site 300. L'équipe s'est concentrée sur l'accélération du faisceau d'électrons FXR à l'aide de cellules d'induction à réinitialisation active pilotées par des pulsateurs bipolaires à semi-conducteurs.

Nathaniel Pogue, chef du groupe de physique des accélérateurs au sein de la division d'ingénierie de la sécurité nationale du LLNL, a déclaré que l'expérience a démontré la première fois qu'un système d'alimentation pulsée à l'état solide a été utilisé pour accélérer (fournir un gain d'énergie), en kiloampères de faisceau d'électrons. C'est également la première fois qu'un système bipolaire à puissance pulsée à l'état solide (BSSPP) est utilisé pour accélérer des kiloampères de faisceau d'électrons. Cela montre une croissance et une maturation rapides de la technologie de puissance pulsée bipolaire et du matériel d'accélérateur, ainsi que l'ingéniosité et la débrouillardise de l'équipe LLNL.

"Ce travail permettra aux scientifiques de créer des films radiographiques d'éléments d'intérêt, chaque image étant espacée de 10 à 100 nanosecondes une fois qu'un accélérateur complet est fabriqué, " il a dit, ajoutant que chaque impulsion de faisceau agit comme une image dans le film.

Ces films permettraient aux chercheurs travaillant sur des expériences hydrodynamiques de rassembler 5 à 10 fois plus d'images et de données que les capacités actuelles. Cela fournira beaucoup plus d'informations avec moins d'expériences, renforcer les capacités pour soutenir le programme de gestion des stocks de la National Nuclear Security Administration.

L'équipe a mené l'expérience en développant deux cellules bipolaires qui ont été insérées dans la ligne de lumière FXR. L'équipe a ensuite connecté deux cellules à quatre systèmes BSSPP qui ont fourni l'énergie aux cellules. Lorsque le FXR a été licencié, la puissance du BSSPP a été poussée dans les cellules, qui produisent alors une haute tension à travers son espace pour accélérer le faisceau FXR.

Pogue a dit qu'un analyseur d'énergie a mesuré la différence d'énergie, montrant que l'énergie était transférée du générateur d'impulsions au faisceau via la cellule. FXR a deux modes, impulsion simple et impulsion double.

Le point clé de l'expérience au-delà de l'utilisation de la puissance pulsée à l'état solide pour accélérer des kiloampères de faisceau pour la première fois, est que les cellules ont été déclenchées pour accélérer la première impulsion de FXR et sont épuisées. Entre la première impulsion et la deuxième impulsion de FXR, une impulsion de réinitialisation est envoyée aux cellules, les reconstituer efficacement ou les restaurer pour être prêt à accélérer à nouveau. Lorsque la deuxième impulsion FXR arrive, le système est capable d'accélérer à nouveau. Cette nouvelle technologie permet de réinitialiser ou de reconstituer les cellules entre les impulsions ou les images, ce qui permet une grande quantité d'images ou un film.

La prochaine étape du projet consiste à terminer la conception d'un injecteur d'essai actuellement en cours et à construire l'injecteur d'essai à LLNL. Cela aidera à démontrer un système intégré utilisant cette technologie qui peut produire un faisceau ainsi que l'accélérer. L'objectif est que cette étape soit franchie d'ici deux ans.