Laser nuclear bombeado - Nuclear pumped laser

Um laser nuclear bombeado é um laser bombeado com a energia de fragmentos de fissão . O meio laser é colocado em um tubo revestido com urânio-235 e submetido a alto fluxo de nêutrons em um núcleo de reator nuclear. Os fragmentos de fissão do urânio criam plasma excitado com população inversa de níveis de energia, que então perdura. Outros métodos, por exemplo, o laser He-Ar, podem usar a reação He (n, p) H, a transmutação do hélio-3 em um fluxo de nêutrons, como fonte de energia, ou empregar a energia das partículas alfa .

Essa tecnologia pode atingir altas taxas de excitação com pequenos volumes de laser.

Alguns exemplos de mídia laser:

Desenvolvimento

A pesquisa em lasers com bomba nuclear começou no início dos anos 1970, quando os pesquisadores não conseguiram produzir um laser com comprimento de onda menor que 110 nm com o objetivo final de criar um laser de raios-x . Quando os comprimentos de onda do laser se tornam tão curtos, o laser requer uma grande quantidade de energia que também deve ser fornecida em um período de tempo extremamente curto. Em 1975, foi estimado que, por George Chapline e Lowell de madeira a partir do Lawrence Livermore National Laboratory , que “bombear um laser 10 keV (0,12 nm) exigiria em torno de um watt por átomo” de um pulso que foi “10 -15 segundos xo quadrado do comprimento de onda em angstroms. ” Como esse problema não tinha solução com os materiais disponíveis e um oscilador a laser não estava funcionando, a pesquisa passou a criar bombas que usassem plasma excitado. As primeiras tentativas usaram lasers de alta potência para excitar o plasma para criar um laser ainda mais potente. Os resultados com esse método foram insatisfatórios e ficaram aquém do objetivo. Os cientistas de Livermore sugeriram pela primeira vez o uso de uma reação nuclear como fonte de energia em 1975. Em 1980, Livermore considerou as bombas nucleares e os reatores nucleares como fontes de energia viáveis ​​para um laser de raios-x. Em 14 de novembro de 1980, foi realizado o primeiro teste bem-sucedido do laser de raios-X acionado por bomba. O uso de uma bomba foi inicialmente suportado sobre o do laser acionado pelo reator, porque emitia um feixe mais intenso. A pesquisa de Livermore foi quase inteiramente dedicada à defesa contra mísseis usando lasers de raios-x. A ideia era montar um sistema de bombas nucleares no espaço onde cada uma dessas bombas alimentaria cerca de 50 lasers. Após a detonação, esses lasers disparariam e, teoricamente, destruiriam várias dezenas de mísseis nucleares de uma só vez. Os oponentes deste plano encontraram muitas falhas em tal abordagem e questionaram aspectos como o poder, alcance, precisão, política e custo de tais implantações. Em 1985, um teste intitulado 'Goldstone' revelou que a potência fornecida era menor do que se acreditava. Os esforços para focar o laser também falharam.

Lasers de fusão (lasers acionados por reator) começaram os testes depois que os lasers acionados por bomba tiveram sucesso. Embora proibitivamente caro (estimado em 30.000 dólares por teste), a pesquisa era mais fácil porque os testes podiam ser realizados várias vezes ao dia e o equipamento podia ser reutilizado. Em 1984, um teste atingiu comprimentos de onda de menos de 21 nm, o mais próximo de um laser de raios-X oficial até o momento. (Existem muitas definições para um laser de raios-X, algumas das quais requerem um comprimento de onda inferior a 10 nm). O método Livermore consistia em remover os elétrons externos de átomos pesados ​​para criar uma substância "parecida com o néon". Quando apresentado em uma reunião da American Physical Society , o sucesso do teste foi compartilhado por um experimento da Princeton University, que foi melhor em tamanho, custo, comprimento de onda medido e amplificação do que o teste de Livermore. A pesquisa continuou no campo de lasers nucleares e permanece na vanguarda do campo.

Usos

Foram propostos pelo menos três usos para lasers bombeados por bomba.

Propulsão

A propulsão a laser é um método alternativo de propulsão ideal para lançar objetos em órbita, pois esse método requer menos combustível, o que significa que menos massa deve ser lançada. Um laser com bomba nuclear é ideal para essa operação. Um lançamento usando propulsão a laser requer alta intensidade, pulsos curtos, boa qualidade e uma saída de alta potência. Um laser nuclear bombeado teoricamente seria capaz de atender a esses requisitos.

Manufatura

As características do laser de bombeamento nuclear o tornam ideal para aplicações em soldagem de corte profundo, corte de materiais espessos, tratamento térmico de metais, deposição de vapor de cerâmica e produção de partículas de tamanho submícron.

Arma

Intitulado Projeto Excalibur , o programa fazia parte da Iniciativa de Defesa Estratégica do presidente Reagan . Livermore Laboratories concebeu a ideia inicial e Edward Teller desenvolveu e apresentou a ideia ao presidente. A permissão foi concedida para prosseguir com o projeto, embora tenha sido relatado que Reagan estava relutante em incorporar dispositivos nucleares no plano do país contra dispositivos nucleares. Embora os testes iniciais tenham sido promissores, os resultados nunca alcançaram níveis aceitáveis. Mais tarde, os principais cientistas foram acusados ​​de falsificar os relatórios. O Projeto Excalibur foi cancelado vários anos depois.

Referências

  1. ^ Hecht, Jeff. “A História do Laser de Raios-X”. Notícias de Óptica e Fotônica. 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. .Congress e SDO. 21 de maio de 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 "Applications for reactor-bombed lasers". Sandia National Labs. 01 de outubro de 1994. http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=10186309
  5. ^ Thomsen, Dietrich E. (14 de dezembro de 1985). "Defesa estratégica da iniciativa de raios-X". A Biblioteca Gratuita. (1985). Recuperado em 08 de maio de 2013 de http://www.thefreelibrary.com/Strategic+defense+of+X-ray+initiative.-a04060251

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