هولراوم

أحد أساليب الاندماج بالقصور الذاتي هو أسلوب الدفع غير المباشر. في هذا الأسلوب، يتم وضع كبسولة وقود الاندماج داخل تجويف أسطواني (Hohlraum) .

كبسولة الوقود عبارة عن كرة ذات ثلاث طبقات. في المنتصف توجد كرة من وقود الديوتيريوم والتريتيوم الغازي (DT). خارجها طبقة رقيقة من جليد DT، ملتصقة بالطبقة الخارجية. الطبقة الخارجية عبارة عن غلاف كروي صلب مصنوع من عناصر خفيفة مثل البلاستيك أو البريليوم أو الماس (يُسمى " الكربون عالي الكثافة " أو HDC).

الـ hohlraum عبارة عن أسطوانة مجوفة بها فتحتان في طرفيها. وهي مصنوعة من عنصر ذي عدد ذري ​​مرتفع (Z )، وعادة ما يكون الذهب أو اليورانيوم .

أثناء تفاعل الاندماج النووي، يُسلط مصدر إشعاع (عادةً ليزر ) بزاوية على تجويف الاندماج النووي ( Hohlraum ) عبر فتحتيه. يتجنب الإشعاع كبسولة الوقود ويصطدم بجدران التجويف. يمتص التجويف الطاقة ويعيد إشعاعها على شكل أشعة سينية . ينفجر الجزء الخارجي من كبسولة الوقود إلى الخارج عند تعرضه للأشعة السينية الناتجة عن جدار التجويف عند تسليط الليزر عليه. وبموجب قانون نيوتن الثالث ، ينضغط الجزء الداخلي من كبسولة الوقود إلى الداخل، مما يؤدي إلى انضغاط وقود الديوتيريوم-التريتيوم بشكل فائق، وبالتالي تنشيط تفاعل الاندماج النووي .

تُسمى هذه العملية بالدفع "غير المباشر"، لأن الليزر، بدلاً من أن يدفع الاندماج مباشرةً، يُسخّن تجويف الهاولراوم، وبالتالي يملأه بغاز فوتوني متجانس عالي الحرارة ، والذي بدوره يدفع الاندماج. تكمن ميزة هذا النهج، مقارنةً بالدفع المباشر، في تنعيم البنى عالية النمط الناتجة عن بقعة الليزر عند إعادة إشعاع الطاقة من جدران الهاولراوم . أما عيب هذا النهج فهو صعوبة التحكم في عدم تناظر الأنماط المنخفضة. لذا، من الضروري التحكم في كلٍ من عدم تناظر الأنماط العالية والمنخفضة لتحقيق انضغاط متجانس .

يجب أن تكون خشونة سطح جدران تجويف هولراوم أقل من 1 ميكرون ، ولذا يتطلب تصنيعها دقة عالية في التشغيل. أي عيب في الجدار أثناء التصنيع سيؤدي إلى ضغط غير متساوٍ وغير متماثل لكبسولة الوقود داخل تجويف هولراوم أثناء الاندماج بالقصور الذاتي (ICF). لذلك، يجب تجنب العيوب بعناية، لذا فإن تشطيب السطح أمر بالغ الأهمية، حيث أن نتائج عمليات الاندماج بالقصور الذاتي، نظرًا للضغط ودرجة الحرارة الشديدين، تتأثر بشدة بخشونة سطح تجويف هولراوم . يجب أن تكون كبسولة الوقود كروية الشكل تمامًا ، بخشونة سطح أقل من 1 نانومتر ، لبدء اشتعال الاندماج . وإلا، فإن عدم الاستقرار سيؤدي إلى فشل الاندماج. تحتوي كبسولة الوقود على فتحة تعبئة صغيرة بقطر أقل من 5 ميكرونات لحقن غاز الديوتيريوم-التريتيوم في الكبسولة.

يجب أن تكون شدة الأشعة السينية حول الكبسولة متناظرة للغاية لتجنب عدم الاستقرار الهيدروديناميكي أثناء الضغط . كانت التصاميم السابقة تحتوي على مشعات في نهايتي تجويف الإشعاع (Hohlraum )، ولكن الحفاظ على تناظر كافٍ للأشعة السينية كان صعبًا مع هذا التصميم. بحلول نهاية التسعينيات، طور علماء فيزياء الأهداف مجموعة جديدة من التصاميم حيث تُمتص حزم الأيونات في جدران تجويف الإشعاع ، بحيث تُشع الأشعة السينية من جزء كبير من الزاوية المجسمة المحيطة بالكبسولة. مع اختيار دقيق للمواد الماصة، يُعطي هذا الترتيب، الذي يُشار إليه باسم هدف "المشع الموزع"، تناظرًا أفضل للأشعة السينية وكسبًا أفضل للهدف في عمليات المحاكاة مقارنةً بالتصاميم السابقة. ^{[ 6 ]}

يُستخدم مصطلح "هولراوم" أيضاً لوصف غلاف القنبلة النووية الحرارية المصممة وفقاً لتصميم تيلر-أولام . ويتمثل الغرض من هذا الغلاف في احتواء وتركيز طاقة المرحلة الأولية ( الانشطارية ) لتفجير المرحلة الثانوية ( الاندماجية ).