Nachwuchswettbewerb Fusionstalente

EXPLODE

Experimentelle Röntgenplattformen zur Optimierung und Diagnose der Trägheitsfusion

Motivation

Die jüngsten Ergebnisse der lasergetriebenen Fusion haben dazu geführt, dass sich mittlerweile eine Vielzahl von Unternehmen mit der Fusionsenergie befasst – jedoch erfordert jeder Weg zu einer rentablen Energieerzeugung mehrere wissenschaftliche und technologische Entwicklungen. Jahrzehntelange Erfahrungen auf dem Weg zum Erfolg haben gezeigt, wie empfindlich es ist, die Bedingungen und Eigenschaften in jeder Phase zwischen dem ursprünglichen Ziel und dem endgültigen komprimierten Hotspot zu steuern. Viele Details zum Verhalten von Materialien unter extremen Bedingungen sind noch ungeklärt – die Diagnose dieser Systeme, in denen hydrodynamische Effekte auf der Zeitskala der Laserabsorption eine Rolle spielen, ist jedoch aufgrund der kurzen räumlichen und zeitlichen Skalen eine Herausforderung.

Ziele und Vorgehen

Neue Lasertreiber sind und werden zusammen mit dem leistungsstarken Diagnosewerkzeug des Freie-Elektronen-Röntgenlasers in Betrieb genommen, wodurch die Bandbreite der Zustände, die mit der extrem hellen Röntgenquelle erzeugt und charakterisiert werden können, erheblich erweitert wird. XFELs sind in der Lage, die Struktur und Atomphysik mit Hilfe der schmalen Bandbreite, der abstimmbaren, kurzen Impulslänge und der spektralen Helligkeit zu untersuchen, wobei sie die Selbstemission des Plasmas übertreffen, atomare Resonanzen ausnutzen und sogar selbst als Treiber für extreme Bedingungen dienen.

Innovation und Perspektiven

Die stark nichtlinearen Aspekte des elektronischen, strahlungsbedingten und hydrodynamischen Transports, die die Zustandsgleichung bestimmen, sind in Modellen nach wie vor nur unzureichend berücksichtigt. Dies muss überwunden werden, um die für die Fusionsenergie erforderliche robuste Leistung zu erzielen. Ziel dieses Projekts ist es, die Bedingungen und Dynamiken in fusionsrelevanten Systemen, einschließlich nanostrukturierter Targets, zu diagnostizieren – also Zustände abzubilden, die nur für Bruchteile einer Sekunde auf Mikrometer- Längenskalen existieren – und spezifische Werkzeuge zu entwickeln, um die Auswirkungen unter diesen extremen Bedingungen zu untersuchen.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.05.2026 - 30.04.2031
Projektvolumen: 2,6 Mio. Euro (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Oliver Humphries
European XFEL
Holzkoppel 4
22869 Schenefeld

✉ oliver.humphries@xfel.eu

PROJEKTPARTNER

European X-Ray Free-Electron Laser Facility GmbH
Schenefeld