Hohlraumstruktur

Hohlraumstruktur bezeichnet eine kavitätförmige Bauform aus hochreflektierenden Wandmaterialien, die Laserenergie in Röntgenstrahlung umwandelt und dadurch eine gleichmäßige Strahlungsumgebung für eine im Hohlraum positionierte Fusionskapsel bereitstellt. Der Begriff wird vor allem im Kontext der inertialen Trägheitsfusion (ICF) verwendet.

Aufbau und Formen: Hohlräume sind typischerweise kugelförmig, zylindrisch oder annähernd dreidimensional geformt. Laserstrahlen treten durch Laser-Eingangslöcher (LEH) in das Innere ein und treffen die Innenwände, wodurch Hitze und Strahlung erzeugt werden. Die Geometrie und die Anzahl der Eingänge bestimmen die räumliche Verteilung der emittierten Strahlung und damit die Symmetrie des Drive.

Materialien und Eigenschaften: Innenwände bestehen meist aus hochz-W Metallen wie Gold oder Legierungen, deren Oberflächen so gestaltet sind, dass sie eine hohe Albedo für Röntgenstrahlung besitzen. Durch Absorption der Laserstrahlung wird die Wandtemperatur erhöht und die Energie in ein starkes Röntgenfeld umgewandelt. Die Strahlungscharakteristik hängt von Form, Oberflächenrauheit und Beschichtungen ab.

Funktion und Zweck: Das zentrale Ziel ist die Erzeugung eines symmetrischen, nahezu isotropen Röntgenfelds, das die Fusionkapsel im Zentrum des Hohlraums gleichmäßig erhitzt und komprimiert. Je besser Symmetrie und zeitlicher Verlauf der Strahlung, desto höher die Chance auf eine kontrollierte Fusion.

Diagnostik und Herausforderungen: Die Strahlungsbilanz und Symmetrie werden mit Bolometern und Röntgenkameras gemessen; zeitaufgelöste Spektroskopie liefert Details zur Hohlraumdynamik. Herausforderungen sind Asymmetrien, Laser-Plasma-Interaktionen, Materialmischungen an der Wand und Verluste durch Absorption.

Anwendungen: Hohlräume kommen in Experimenten von Anlagen wie dem National Ignition Facility (NIF) und OMEGA zum Einsatz, um Fusionsergebnisse unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen.