Un grupo de investigación liderado por el Laboratorio Nacional de Los Alamos (LANL) colaboró con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y logró con éxito la ignición de fusión en un experimento de nueva plataforma de diagnóstico.

El físico de Los Alamos y codirector del proyecto de fusión por confinamiento inercial del Laboratorio Nacional de Los Alamos, Joseph Schmidt, afirma: "Este es un avance que cambia las reglas del juego, impulsando el desarrollo de la ciencia de fusión y las capacidades de modelado 3D".

Este experimento se realizó el 22 de junio en el Dispositivo Nacional de Ignición (NIF), confirmando que incluso modificando el sistema para permitir la salida de rayos X para mediciones, aún se puede lograr ignición. La prueba produjo 2,4 ± 0,09 megajulios de energía de fusión, y también generó un bucle de retroalimentación autocontenido de "plasma ardiente".

Este experimento fue la primera prueba de operación del sistema de ventana de optimización de cavidad negra adelgazada Radflow (THOR) del Laboratorio Nacional de Los Alamos. Este sistema está diseñado para proporcionar una fuente de rayos X de alto flujo para otras aplicaciones científicas, principalmente para estudiar la respuesta de materiales a entornos de radiación extrema. Schmidt indica que esto demuestra que el diseño puede crear bien las condiciones de ignición de fusión y resolver problemas clave de gestión de inventario.

En experimentos estándar de NIF, los láseres se disparan a un cilindro dorado o hohlraum, que contiene una pequeña caja de combustible de deuterio y tritio. Los láseres producen rayos X uniformes dentro del hohlraum, haciendo que la cápsula de combustible implosione simétricamente para desencadenar fusión. El diseño THOR modifica el hohlraum estándar agregando una ventana, permitiendo que parte de los rayos X salgan de la cavidad; los rayos X escapados pueden usarse para irradiar materiales de prueba, ayudando a los científicos a estudiar flujos de radiación y absorción de energía.

El principal desafío científico en el diseño del hohlraum THOR es controlar sus pérdidas de energía inherentes y posibles asimetrías potenciales, ya que el proceso de ignición de fusión es altamente sensible al equilibrio de energía de la implosión, y introducir una ventana crea una ruta de salida para la energía de rayos X, lo que podría destruir la uniformidad necesaria para comprimir la cápsula de combustible. El físico del Laboratorio Nacional de Los Alamos, Brian Haynes, señala que la implosión de la cápsula de ignición es extremadamente sensible, y cualquier pérdida de energía o perturbación podría prevenir la ignición. Este experimento verificó exitosamente simulaciones de computadora de alta fidelidad usadas para diseñar la plataforma y compensar modificaciones.

LLNL logró la ignición por primera vez en 2022 y la replicó posteriormente; este experimento es un paso importante para expandir las aplicaciones de la plataforma de ignición. El físico del laboratorio y responsable de la actividad THOR, Ryan Lester, resume que este experimento es un paso clave para verificar simulaciones de alta fidelidad, probando que la plataforma THOR modificada también puede lograr rendimiento a escala de ignición.

Con la viabilidad del concepto THOR verificada, los investigadores planean continuar desarrollándolo. El trabajo futuro se enfocará en mejorar la ventana para aumentar la transparencia, diseñar dispositivos experimentales conectables al hohlraum para recolectar datos de propiedades de materiales bajo condiciones de plasma, que no se podían lograr en entornos de laboratorio previos.