Kjernepumpe laser - Nuclear pumped laser

En atompumpet laser er en laser pumpet med energi fra fisjonfragmenter . Den lasermediet er innesluttet i et rør foret med uran-235 og underkastet høy nøytronfluks i en kjernereaktor kjerne. Fisjonsfragmentene i uran skaper opphisset plasma med invers populasjon av energinivåer, som deretter snor seg. Andre metoder, f.eks. He-Ar-laseren, kan bruke He (n, p) H-reaksjonen, transmutasjon av helium-3 i en nøytronstrøm, som energikilde, eller bruke alfapartiklernes energi .

Denne teknologien kan oppnå høye eksitasjonshastigheter med små laservolumer.

Noen eksempler på lasermedier:

Utvikling

Forskning på kjernepumpede lasere startet tidlig på 1970-tallet da forskere ikke klarte å produsere en laser med en bølgelengde kortere enn 110 nm med det endelige målet om å lage en røntgenlaser . Når laserbølgelengder blir så korte, krever laseren en enorm mengde energi som også må leveres på ekstremt kort tid. I 1975 ble det anslått av George Chapline og Lowell Wood fra Lawrence Livermore National Laboratory at "å pumpe en 10-keV (0,12 nm) laser ville kreve rundt en watt per atom" i en puls som var " 10-15 sekunder x kvadratet av bølgelengden i angstrom. ” Siden dette problemet var uløselig med materialene for hånden og en laseroscillator ikke fungerte, gikk forskningen over til å lage pumper som brukte opphisset plasma. Tidlige forsøk brukte kraftige lasere for å begeistre plasmaet for å lage en enda mer kraftig laser. Resultatene ved bruk av denne metoden var utilfredsstillende, og de manglet målet. Livermore-forskere foreslo først å bruke en atomreaksjon som strømkilde i 1975. I 1980 anså Livermore både atombomber og atomreaktorer som levedyktige energikilder for en røntgenlaser. 14. november 1980 ble den første vellykkede testen av den bombedrevne røntgenlaseren utført. Bruken av en bombe ble opprinnelig støttet over den for reaktordrevet laser fordi den leverte en mer intens stråle. Livermores forskning var nesten helt viet til missilforsvar ved bruk av røntgenlasere. Tanken var å montere et system med atombomber i verdensrommet hvor disse bombene hver skulle drive omtrent 50 lasere. Ved detonasjon ville disse laserne skyte og teoretisk ødelegge flere titalls innkommende atomraketter på en gang. Motstanderne av denne planen fant mange feil i en slik tilnærming og satte spørsmålstegn ved aspekter som kraft, rekkevidde, nøyaktighet, politikk og kostnadene ved slike distribusjoner. I 1985 avslørte en test med tittelen 'Goldstone' at den leverte kraften var mindre enn antatt. Forsøk på å fokusere laseren mislyktes også.

Fusjonslasere (reaktordrevne lasere) begynte å teste etter at de bombedrevne laserne viste seg å være vellykkede. Selv om det var uoverkommelig dyrt (estimert til 30 000 dollar per test), var forskningen enklere ved at tester kunne utføres flere ganger om dagen og utstyret kunne gjenbrukes. I 1984 oppnådde en test bølgelengder på mindre enn 21 nm som er nærmest en offisiell røntgenlaser ennå. (Det er mange definisjoner for en røntgenlaser, hvorav noen krever en bølgelengde på mindre enn 10 nm). Livermore-metoden var å fjerne de ytre elektronene i tunge atomer for å lage et "neonlignende" stoff. Når den ble presentert på et American Physical Society -møte, ble suksessen til testen delt av et eksperiment fra Princeton University som var bedre i størrelse, pris, målt bølgelengde og forsterkning enn Livermores test. Forskning har fortsatt innen kjernepumpede lasere, og den er fortsatt i forkant av feltet.

Bruker

Minst tre bruksområder for bombepumpede lasere har blitt foreslått.

Framdrift

Laserfremdrift er en alternativ fremdriftsmetode som er ideell for å skyte objekter i bane, siden denne metoden krever mindre drivstoff, noe som betyr at mindre masse må lanseres. En atompumpet laser er ideell for denne operasjonen. En lansering med laserfremdrift krever høy intensitet, korte pulser, god kvalitet og høy effekt. En atompumpelaser ville teoretisk sett være i stand til å oppfylle disse kravene.

Produksjon

Kjennetegnene til den kjernepumpede laseren gjør den ideell for applikasjoner i dypskåret sveising, kutting av tykke materialer, varmebehandling av metaller, dampavsetning av keramikk og produksjon av partikler i submikronstørrelse.

Våpen

Programmet, med tittelen Project Excalibur , var en del av president Reagans strategiske forsvarsinitiativ . Livermore Laboratories oppfattet den første ideen og Edward Teller utviklet og presenterte ideen for presidenten. Det ble gitt tillatelse til å forfølge prosjektet, selv om det har blitt rapportert at Reagan var motvillig til å innlemme kjernefysiske enheter i landets plan mot kjernefysiske enheter. Selv om de første testene var lovende, nådde resultatene aldri akseptable nivåer. Senere ble hovedforskere anklaget for å ha forfalsket rapportene. Project Excalibur ble kansellert flere år senere.

Referanser

  1. ^ Hecht, Jeff. "Historien om røntgenlaseren". Optikk og fotonikk nyheter. Optical Society of America, 2013. http://www.osa-opn.org/home/articles/volume_19/issue_5/features/the_history_of_the_x-ray_laser/#.UX3l-spUK0h
  2. ^ Rearden, Steven L.. Kongress og SDO. 21. mai 1997. http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a338619.pdf
  3. ^ Boody, Frederick P. "200-MW 2.026-pm He/Ar/Xe Pump Laser for Space Propulsion". Ion Light Technologies. http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1312158
  4. ^ Lipinski, RJ; McArthur, DA "Applikasjoner for reaktorpumpede lasere". Sandia National Labs. 1994 1. oktober. Http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=10186309
  5. ^ Thomsen, Dietrich E. (14. desember 1985). "Strategisk forsvar for røntgeninitiativ". Det gratis biblioteket. (1985). Hentet 8. mai 2013 fra http://www.thefreelibrary.com/Strategic+defense+of+X-ray+initiative.-a04060251

Eksterne linker