Größter Laser aller Zeiten für ein Sonnenfeuer auf Erden

Im Master-Oszillator wird zunächst ein kurzer Laserpuls sehr niedriger Energie erzeugt. Dieser Anfangspuls wird gesplittet und über optische Glasfaserkabel zu Vorverstärker-Modulen geleitet, wo die Laserstrahlen an Energie gewinnen, um dann letztlich in die 192 einzelnen Laserstrahlen aufgespaltet zu werden.
Diese werden anschließend noch mehrfach durch riesige Glasverstärker geschickt.

Ein komplexes ausgeklügeltes System aus speziellen Spiegeln fokussiert die 192 Strahlen dann auf das Zentrum der Targetkammer, die einen Durchmesser von 10 m hat.
Das eigentliche Ziel der Strahlen im Zentrum ist aber ein nur wenige Millimeter großer Hohlzylinder aus Gold, der wiederum die eigentliche Brennstoffkapsel von nur 1,8 mm Durchmesser enthält. Diese Kapsel aus Beryllium enthält ein Brennstoffgemisch aus Deuterium- und Tritiumkernen (Tritium ist ein Wasserstoffisotop, welches ein Proton und zwei Neutronen im Kern enthält).
Wie diffizil und ausgeklügelt das gesamte System sein muss, um alle Laserstrahlen auf diesen winzigen Punkt fokussieren zu können, lässt sich hier nur erahnen.
Um das Plasma zünden zu können, muss die Brennstoffkapsel fast perfekt sphärisch symmetrisch sein, nahezu perfekt im Zentrum des Hohlraums plaziert sein, und sie muss in einer nahezu perfekten symmetrischen Weise implodieren.

Die NIF verwendet eine Methode, die Trägheitsfusion genannt wird. Treffen die Laserstrahlen auf die inneren Wände des Hohlzylinders, erhitzen sie ihn, wobei Röntgenstrahlung entsteht, was wiederum dazu führt, dass die Kapsel im Zentrum implodiert. Innerhalb der Kapsel werden dann Temperaturen von bis zu 200 Millionen Grad Kelvin erreicht und ein Druck rund 100 Milliarden mal größer als der Atmosphärendruck auf der Erde.

Nach der Einweihung des NIF im Mai 2009 waren bereits im Juni die ersten Experimente durchgeführt worden, bei denen alle 192 Laserstrahlen gleichzeitig auf Targets geschossen wurden, allerdings bei sehr niedrigen Energien und viel kleineren Targets, als sie zur Erzielung der Fusion nötig wären.

In diesem Monat konnten entscheidende Testläufe des gigantischen Laserfusions- experiments erfolgreich durchgeführt werden. Die Ergebnisse der Experimente mit Test-Kapseln ohne Brennstoff wurden nun von Siegfried Glenzer und seinen Kollegen vom LLNL und Forschern vom Los Alamos National Laboratory und General Atomics in San Diego in Kalifornien im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht.

Bei einer bisher nie zuvor erreichten Energie von 0,7 Megajoule, rund 40 % der Maximalenergie von 1,8 Megajoule, konnten die Wissenschaftler durch den Laserbeschuss mit den 192 Laserstrahlen den Target-Hohlraum auf 3,3 Millionen Grad Kelvin erhitzen, wodurch die Brennstoffkapsel durch die vom Hohlraum produzierte Röntgenstrahlung komprimiert werden konnte. Die Forscher sind der festen Überzeugung, dass ihre Ergebnisse bereits ausreichen, um sagen zu können, dass die erzielten Bedingungen es möglich machen, Deuterium-Tritium-Kapseln so zu komprimieren, dass der Prozess der Fusion zünden und ein Energiegewinn erzielt werden kann.

Auch höhere Energien als 0,7 Megajoule wurden bereits im NIF erreicht, wie vom LLNL am 27. Januar berichtet wurde, es wurde eine Laserenergie von 1 Megajoule erreicht, ungefähr 30 mal mehr Energie, als sie von anderen Lasern in der Welt produziert werden kann.