El proyecto IFueEL está desarrollando una tecnología láser de estado sólido eficiente para la energía de fusión sostenible y proporciona instalaciones de prueba para materiales de revestimiento de plasma.
El proyecto IFueEL está a la vanguardia de los avances en tecnología láser de estado sólido. A medida que aumenta la demanda mundial de energía limpia, esta iniciativa aborda los desafíos asociados con la generación de energía de fusión inercial, al tiempo que se esfuerza por reducir costos y mejorar la eficiencia. Mediante el desarrollo de sistemas láser innovadores, el proyecto IFueEL tiene como objetivo aumentar la viabilidad de la energía de fusión y allanar el camino hacia un futuro más limpio y sostenible. El coordinador del proyecto IFueEL, Franz X. Keltner, analiza las principales prioridades del proyecto, su estado actual, los desafíos que enfrenta y el impacto potencial en el futuro de la energía de fusión.
¿Cuáles son las prioridades actuales de su proyecto?
El objetivo principal de este proyecto es demostrar una tecnología láser de estado sólido altamente eficiente y rentable que luego pueda ampliarse para satisfacer las necesidades de energía de fusión interna. El objetivo actual es demostrar que dos cabezales láser, cada uno de los cuales produce pulsos de nanosegundos de 100 J en longitudes de onda muy espaciadas, se pueden combinar de manera incoherente para producir un pulso de salida de 200 J y operar a una frecuencia de repetición de pulso de 10 Hz. La salida también duplica la frecuencia y se vuelve verde. Los pulsos se utilizan para estudiar las interacciones plasma-pared en cámaras de interacción mediante la colisión de rayos láser de alta potencia y alta energía para generar partículas de alta energía y corrientes de plasma dentro de chorros criogénicos de hidrógeno/helio. Estos experimentos a largo plazo también demuestran la estabilidad operativa del sistema láser.
¿En qué etapa se encuentra actualmente el proyecto y cuál es el plan de acción para el próximo año?
El proyecto comenzará el 1 de enero de 2026 y actualmente está contratando a 15 personas repartidas en los cuatro centros participantes. También estamos trabajando en diseños preliminares para el amplificador láser y la cámara de vacío que será necesario construir. La duración total del proyecto es de sólo 3 años y algunos artículos tienen un plazo de entrega de 9 a 12 meses, por lo que se deben pedir artículos con una entrega larga.
¿Qué desafíos clave busca superar el proyecto?
Los principales desafíos de este proyecto son diseñar, construir y validar un cabezal láser enfriado criogénicamente para poder generar pulsos láser de nivel 100 J a una tasa de repetición de 10 Hz con una alta eficiencia de enchufe de pared (es decir, 25 %) y reducir la potencia de la bomba óptica debido a la larga vida útil del estado superior en comparación con los enfoques de la competencia. Esto significa que la potencia del diodo de bombeo y la corriente máxima necesarias para impulsar el sistema láser son aproximadamente cinco veces menores que las tecnologías alternativas. Yb:YLF se utiliza como medio de ganancia debido a sus bajos defectos cuánticos de sólo el 3-6% y sus buenas propiedades termoópticas.
¿Qué importancia tiene la cooperación internacional para el proyecto?
Aunque no dependemos en gran medida de la colaboración internacional para los desarrollos actuales, también tenemos fuertes vínculos con el Laboratorio de Energía Láser en Rochester, Nueva York, y la Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Esperamos que debido a nuestros intereses comunes, estas relaciones se conviertan en una fuerte cooperación a lo largo de este proyecto.
¿Qué impacto se espera que tenga iFuEL en el futuro de la fusión?
IFueEL promete ofrecer un láser con una eficiencia de enchufe de pared aproximadamente el doble que las tecnologías láser alternativas consideradas anteriormente para la tecnología de láser de fusión. Además, el medio de ganancia tiene un tiempo de acumulación cinco veces mayor. Esto significa que sólo se requiere una quinta parte de la corriente de la bomba. Ambos factores reducen la potencia de la bomba óptica necesaria para lograr la misma potencia del láser de salida en un orden de magnitud. Dado que los diodos de bombeo son uno de los principales costos de los láseres de fusión, nuestra tecnología láser debería ser un orden de magnitud más barata, acercando mucho más la energía de fusión a convertirse en una fuente de energía viable. Además, la ganancia de fusión requerida podría reducirse en un factor de dos antes de que se pudieran construir plantas de energía de fusión inercial que produzcan energía. Esto podría reducir significativamente el tiempo que tarda la energía de fusión inercial en estar disponible para la producción de energía. Probar nuevos láseres para generar plasma y corrientes de partículas cargadas permitirá a los investigadores exponer y estudiar la durabilidad de los materiales de las paredes del reactor en condiciones relacionadas con la fusión. Estas instalaciones de prueba son sumamente necesarias para estudiar nuevos materiales que sean más resistentes a la absorción de hidrógeno, como los sólidos de alta entropía.
Este proyecto está financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMFTR) como parte del programa Fusion 2040.
Tenga en cuenta: Este es un perfil comercial.
Este artículo también se publicará en el número 26 de la revista trimestral.
Source link
