Was ist ein Hohlraum?
Ein Hohlraum ist ein hohles, zylinderförmiges Gerät, mit dem Strahlung fokussiert und gesteuert wird. Das nach dem deutschen Wort für Hohlraum benannte Gerät verteilt die Strahlung gleichmäßig in seinen Wänden und erwärmt in der Mitte ein kleines Stück Brennstoff. Es kann so klein wie eine Büroklammer oder ein Radiergummi sein oder das Gehäuse einer Atomwaffe umfassen. Eine Hohlraumkapsel kann verwendet werden, um nukleare Explosionen im Miniaturmaßstab zu simulieren, oder mit Lasern, um Energie zu erzeugen, wenn eine kleine Probe des darin befindlichen Brennstoffs wie Deuterium oder Tritium implodiert. Ein kleines Loch im Behälter kann verwendet werden, um die austretende Strahlung und deren Verhalten bei den Temperaturen im Innenraum zu messen.
Durch Fokussieren einer starken Strahlungsquelle wie eines Lasers auf das Innere eines Hohlraums kann eine darin enthaltene Fusionsreaktion ausgelöst werden. Die erzeugten Röntgenstrahlen werden im Inneren symmetrisch absorbiert und wieder abgestrahlt, um die Stabilität des Systems während eines Experiments zu kontrollieren. Diese Stabilität ermöglicht kugelförmige Explosionen, was dazu beiträgt, die Experimente genau zu machen und intensive Reaktionen zu verhindern. Hohlräume können bei Fusions- und Spaltreaktionen eingesetzt werden und sind sowohl für die Primärreaktionen als auch für die Sekundäratomreaktionen der Brennpunkt einer Kernwaffe.
Oftmals aus Blei gefertigt, ist ein Hohlraum so gebaut, dass er eine kleine kugelförmige Brennstoffkapsel enthält. Laserstrahlen werden durch das Loch am Ende des Teils geleitet, reagieren mit den Innenwänden und erzeugen Röntgenstrahlen. Diese Röntgenstrahlen werden kontinuierlich zwischen den Wänden abgelenkt und erhöhen die Temperatur, bis sie hoch genug sind, um den Kraftstoff zu entzünden. Durch die indirekte Beheizung des Innenraums entfällt die Notwendigkeit, Energie mit einem Laser präzise auf das Brennstoffpellet zu fokussieren. Manchmal wird eine dünne Schaumschicht als Innenauskleidung verwendet, um die Wärme abzuleiten und die Röntgenstrahlen gleichmäßiger zu verteilen.
Die Reaktion innerhalb des Hohlraums komprimiert auch das Brennstoffpellet von Deuterium, Tritium oder Beryllium und erwärmt es auf eine Temperatur, die höher ist als die der Sonne. Mit nur Wasserstoff und Helium können die Temperaturen im Hohlraum auf Millionen von Grad ansteigen. Forscher glauben, dass solche Reaktionen als Energiequelle genutzt werden könnten. Hohlräume absorbieren so viel Energie von Lasern, dass vor Experimenten durchgeführte Computersimulationen nicht zeigen, wie gut die Absorption abläuft. Um eine signifikante Energiemenge zu erzeugen, müssten Reaktionen, die in Laboratorien durchgeführt werden, für einen konstanten Energiefluss einige Male pro Sekunde stattfinden.