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レーザー メガジュール( LMJ ) は、フランスのボルドー近郊にある大型のレーザーベースの慣性閉じ込め核融合(ICF) 研究装置で、フランスの核科学総局であるエネルギー原子委員会(CEA) によって建設されました。
レーザーメガジュールは、標的に1メガジュールを超えるレーザーエネルギーを照射し、鉛の約100倍の密度まで圧縮することを計画している。そのエネルギーは、米国の国立点火施設（NIF）の約半分である。レーザーメガジュールは、米国以外で行われる慣性閉じ込め核融合（ICF）実験としては最大規模である。
レーザーメガジュールの主な任務は、フランス独自の核兵器のための核融合計算を改良することである。[ 1 ]システムの時間の一部は材料科学実験に充てられる。[ 2 ]
LMJの建設には15年かかり、費用は30億ユーロでした。[ 3 ] 2014年10月23日に運用開始が宣言され、最初の核兵器関連の実験が行われました。
レーザーメガジュールは、22本のレーザー「ビームライン」を使用しています。これらは、中央の実験エリアの両側に2つずつ、合計4つの独立した「ホール」に配置されています。2つのホールには5本のラインがあり、残りの2つのホールには6本のラインがあります。[ 4 ]
レーザー発振は、各ホールに1つずつある4つの光電子レーザーで開始されます。これらの光源からのレーザー光は、120個のプリアンプモジュール（PAM）で増幅され、約40×40ミリメートル（1.6×1.6インチ）の正方形ビームとしてPAMから出力されます。システムは、PAMからのビームが8つのグループでアンプに送られるように構成されており、4つのビームからなる2つのグループ、つまり「クワッド」が上下に配置されています。これにより、各アンプラインで8つの独立したビームを生成できます。これに対し、NIFは192本のビームそれぞれに個別のアンプを使用しています。[ 4 ]
各ビームラインには、キセノンフラッシュランプを使用して光ポンピングされる2つのメインガラス増幅器が含まれています。増幅器はビームへの電力伝達効率があまり高くないため、増幅器からより多くの電力を取り出すために、ミラーの前にある光スイッチによってレーザーパルスが増幅器を2回通過します。 [ 4 ]
増幅が完了すると、ビームは建物の中心にあるターゲットチャンバーに最も近い「ラインエンド」に向かって進みます。各ビームは、ビームライン内の平行な向きからターゲットチャンバーの周囲に配置されるよう再配置するために、一連の 6 つのミラーで反射されます。次に、ビームは光周波数逓倍器を通過して周波数が紫外域まで増幅されます。最後に、ターゲットチャンバーに入る前に、約0.25 ミリメートル (0.0098インチ)まで集束されます。[ 4 ]
実験室は、直径10メートル（33フィート） 、厚さ10センチメートル（3.9インチ）のアルミニウム製の球体で構成されており、重量は約140トンです。その外側は、生物学的遮蔽層を形成する厚さ40センチメートル（16インチ）のホウ素添加コンクリート層で覆われています。[ 5 ]
NIFと同様に、LMJも「間接駆動」方式を採用する予定で、レーザー光を用いて「ホウルラウム」と呼ばれる重金属（多くの場合金）でできた高Z円筒を加熱します。ホウルラウムはX線を放出し、そのX線を用いて重水素-三重水素（DT）核融合燃料を含む小さな燃料ペレットを加熱します。[ 6 ]
レーザーエネルギーのかなりの部分がホロラウムの加熱に使われるものの、X線は燃料ペレットの加熱に非常に効率的であるため、間接駆動方式は核兵器研究に適用可能である。X線はペレットの外層を非常に速く加熱し、外層が爆発的に膨張する。これにより、ペレットの残りの部分が内側に押し込まれ、衝撃波がペレット内部を伝わり、中心部に到達する。衝撃波があらゆる方向から集まり中心部で合流すると、密度と温度が一時的にローソン基準に達し、核融合反応が始まる。反応速度が十分に高ければ、これらの反応によって発生する熱によって周囲の燃料も核融合する。これはペレット内の燃料の大部分が消費されるまで続く。このプロセスは「点火」として知られており、長年にわたり核融合研究者の目標となっている。
レーザーメガジュールの建設は、 450 MJ のエネルギーバンクで駆動されるLigne d'Intégration Laser (レーザー積分ライン)、略してLILと呼ばれる単一のプロトタイプビームラインから始まった。これは基本的に、メイン設計のラインの小型版で、8 本のビームではなく 4 本のビームを備えていた。2002 年に稼働を開始し、2014 年 2 月に停止するまでに 1,595 回のパルスを生成し、636 回の実験を行った。最後の実験は、ボルドー大学の LULI、エコール ポリテクニーク、および CELIA によって行われた。[ 7 ]
LMJは何度か延期されたが、いずれも短期間であった。2014年初頭に運用開始予定だったが[ 8 ] 、スケジュールは12月に延期され[ 9 ]、最終的には10月に再び前倒しされた[ 10 ] 。
{{cite journal}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)北緯44度38分30.88秒、西経0度47分15.91秒/北緯44.6419111度、西経0.7877528度/北緯44.6419111度、西経-0.7877528度