Wat is een Hohlraum?
Een hohlraum is een hol, cilindervormig apparaat dat wordt gebruikt om straling te focussen en te regelen. Het apparaat, genoemd naar het Duitse woord voor holle ruimte, verdeelt de straling gelijkmatig binnen de muren en verwarmt een klein stukje brandstof in het midden. Het kan zo klein zijn als een paperclip of potloodgum, of kan de behuizing van een kernwapen omvatten. Een hohlraumcapsule kan worden gebruikt om nucleaire explosies op miniatuurschaal te simuleren, of met lasers om energie te produceren wanneer een klein monster brandstof erin, zoals deuterium of tritium, wordt geïmplodeerd. Een klein gaatje in de container kan worden gebruikt om de ontsnappende straling te meten en hoe deze zich gedraagt bij de temperaturen in de binnenruimte.
Het focussen van een sterke stralingsbron zoals een laser op de binnenkant van een hohlraum kan een fusiereactie veroorzaken die zich daarin bevindt. De gemaakte röntgenstralen worden geabsorbeerd en symmetrisch opnieuw binnenin uitgestraald om de stabiliteit van het systeem tijdens een experiment te regelen. Deze stabiliteit maakt het mogelijk dat sferische explosies plaatsvinden, wat helpt om experimenten nauwkeurig te maken en intense reacties te bevatten. Hohlraums kunnen worden gebruikt tijdens fusie- en splijtingsreacties en zijn het middelpunt in een kernwapen voor zowel de primaire reacties als de secundaire atoomreacties.
Vaak gemaakt van lood, is een hohlraum gebouwd met een kleine bolvormige brandstofcapsule. Laserstralen worden door het gat aan het einde van het onderdeel geleid, reageren met de binnenwanden en produceren röntgenstralen. Deze röntgenstralen worden continu afgebogen tussen de wanden en verhogen de temperatuur totdat deze hoog genoeg is om de brandstof te ontsteken. Door het interieur indirect te verwarmen, wordt de noodzaak vermeden om energie nauwkeurig op de brandstofpellet te concentreren met een laser. Soms wordt een dunne laag schuim gebruikt als een binnenvoering om warmte te geleiden en de röntgenstralen gelijkmatiger te verspreiden.
De reactie in de holte drukt ook de brandstofpellet van deuterium, tritium of beryllium samen en verwarmt deze tot een temperatuur die hoger is dan die van de zon. Met alleen waterstof en helium kunnen temperaturen stijgen tot miljoenen graden in de hohlraum. Onderzoekers denken dat dergelijke reacties kunnen worden gebruikt als energiebron. Hohlraums absorberen zoveel energie uit lasers dat computersimulaties voorafgaand aan experimenten niet laten zien hoe goed de absorptie plaatsvindt. Om een aanzienlijke hoeveelheid energie te produceren, zouden reacties in laboratoria echter een paar keer per seconde moeten gebeuren voor een constante energiestroom.