Articulo de referencia

Fusión KMS

KMS Fusion fue la primera empresa privada que intentó producir un reactor de fusión utilizando el método de fusión por confinamiento inercial (ICF). El concepto básico, desarrol...

KMS Fusion fue la primera empresa privada que intentó producir un reactor de fusión utilizando el método de fusión por confinamiento inercial (ICF). El concepto básico, desarrollado en 1969 por Keith Brueckner , consistía en infundir pequeñas esferas de vidrio con un gas combustible y luego comprimir la esfera utilizando láseres hasta que alcanzaran la temperatura y las presiones requeridas. En mayo de 1974, demostraron una producción de neutrones consistente con pequeños niveles de eventos de fusión en un blanco lleno de DT, el primer éxito publicado para esta técnica.

Sin que la empresa lo supiera cuando propuso la idea en 1969, varios de los laboratorios de la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos (AEC) también estaban trabajando en el mismo concepto, que en ese momento era altamente confidencial. Los laboratorios continuamente se opusieron a los esfuerzos de KMS. Cuando las pruebas exitosas cumplieron con las predicciones del laboratorio, muy por debajo de las propias predicciones de KMS, la AEC utilizó el éxito como prueba de que sus diseños eran mejores. La empresa intentó obtener financiación de la AEC para continuar el desarrollo, pero el fundador de la empresa, Kip Siegel , murió en 1975 mientras testificaba ante el Congreso sobre el tema.

La empresa continuó con el proceso principal de ICF durante los siguientes años, primero utilizando la póliza de seguro de vida de Siegel y luego con financiación de la AEC. A fines de la década de 1970, los programas que simulaban el proceso de ICF demostraron que se necesitaban láseres mucho más grandes, y la financiación continua de KMS hasta la década de 1980 se relacionó casi por completo con la fabricación de pellets de combustible y la experiencia en el manejo de tritio . En 1991, este programa se trasladó a General Atomic en California y KMS cerró.

Historia

Industrias KMS

Kip Siegel fundó KMS Industries el 8 de febrero de 1967. [1] Siegel había fundado previamente Conductron para desarrollar radares de visión lateral , pero la empresa se hizo más conocida por el desarrollo de la holografía . Siegel vendió Conductron a McDonnell-Douglas en 1967 y casi inmediatamente comenzó a discutir con la gerencia sobre el futuro de la división. [2] Renunció y formó KMS. Con el dinero de la venta de Conductron, compró varias empresas y formó un miniconglomerado . [ 3]

Siegel también formó una división de investigación en El Segundo, California , y contrató a Keith Brueckner , uno de los fundadores del departamento de física de la UC San Diego , para que lo dirigiera como consultor. Brueckner también trabajó como consultor para varias otras organizaciones, incluido el Departamento de Defensa y el programa de fusión por confinamiento magnético de la Comisión de Energía Atómica (AEC) . [3]

Idea inicial

Como parte de su trabajo con la AEC, Brueckner pudo viajar a la reunión de investigadores de fusión de 1968 en Novosibirsk . Hoy en día, esta reunión se conoce como la fiesta de presentación del tokamak , aunque en ese momento no se consideró terriblemente importante. [4] Muchos otros conceptos novedosos de fusión también se presentaron en esta reunión. Entre ellos se encontraban experimentos soviéticos que usaban láseres para calentar directamente combustibles gaseosos a temperaturas de fusión, decenas de millones de grados. Los equipos británicos, italianos y franceses también informaron sobre experimentos similares, y tanto los experimentos soviéticos como los franceses informaron sobre la producción de neutrones de fusión . [5]

El trabajo de KMS en holografía los convirtió en expertos en tecnología láser y este tema naturalmente captó el interés de Brueckner. [5] [4] A su regreso a los EE. UU., Brueckner se le ocurrió un nuevo concepto para la fusión inducida por láser que involucraba compresión e implosión, en lugar de calentamiento directo. [1] Brueckner basó su concepto en el diseño de Teller-Ulam de una bomba de hidrógeno , del que estaba al tanto debido a un trabajo por contrato que realizó en Los Álamos justo después de la prueba Ivy Mike en 1953. [5]

En este concepto, el combustible de fusión se calienta y se comprime mediante una fuerza externa. La compresión reduce en gran medida el tiempo de reacción de los eventos de fusión y permite que toda la combustión del combustible se realice en microsegundos. En una bomba, la compresión la proporcionan los rayos X liberados por una pequeña bomba nuclear conocida como "primaria". La idea de Brueckner era reemplazar los rayos X con luz de un láser; esto sería mucho menos potente pero parecía suficiente para una pequeña cantidad de combustible ligero. [5]

Contrato del Departamento de Defensa

En el otoño de 1968, poco después de regresar a los EE. UU., Brueckner escribió un informe para la AEC sobre los sistemas láser y los conceptos de fusión focal que también se presentaron en la reunión. Propuso un pequeño programa de investigación para estudiar más a fondo estos conceptos, pero la AEC no mostró interés. Luego se acercó a la División de Aplicaciones Nucleares del Departamento de Defensa , y se mostraron dispuestos a financiar un estudio inicial. Como se trataba de información clasificada , no se le permitió contarle a Siegel sobre su idea. [6]

En colaboración con el experto en física matemática John Faulkner y, más tarde, Raymond Grandey, produjeron una simulación informática unidimensional que tenía en cuenta la entrada de energía del láser, la conducción de esta energía por los electrones en el plasma resultante y la formación de ondas de choque debido al rápido calentamiento. Para su sorpresa, el número de reacciones fue mucho mayor de lo que esperaban inicialmente, y esto significaba que el láser necesario era unas 10.000 veces menos potente de lo que habían calculado los equipos británico y francés; se necesitaría alrededor de 1 kilojulio de energía láser para crear la ignición. [5] En ese momento, los láseres apenas alcanzaban niveles de energía de unos 100 J, frente a los 10 J de tan sólo unos años antes. Esto sugería que en los próximos años estarían disponibles láseres de la energía necesaria. [4] [a]

Brueckner devolvió el resultado al Departamento de Defensa y explicó que parecía ser extremadamente importante para aplicaciones comerciales a corto plazo. [5]

Clasificación

Tras recibir el visto bueno del Departamento de Defensa, Brueckner reveló el trabajo a Siegel en 1969. Sin embargo, también pensó que la AEC probablemente lo clasificaría. Siegel fue a Washington para hablar con el director de investigación de la AEC, Paul McDaniel, con la condición de que la AEC lo tratara como un secreto comercial. McDaniel afirmó que primero debían solicitar patentes sobre el concepto antes de continuar. Brueckner regresó a California y redactó varias patentes que se presentaron en el verano de 1969. [7]

Brueckner se enteró más tarde de que la AEC había enviado las solicitudes de patente a Livermore (LLNL) y Los Álamos , lo que desató "una gran tormenta de críticas y preocupación". [7] Como si esto no fuera suficiente, también hubo un sentimiento negativo considerable hacia el programa de fusión del gobierno desde dentro de las filas de la AEC; las divisiones de reactores de fisión estaban molestas porque la gente de fusión invariablemente enmarcaría las ventajas de la fusión sobre la fisión en términos de seguridad del reactor. James Tuck escribió al director de la AEC, Glenn Seaborg, después de uno de esos eventos diciendo que estaban "... nerviosos por cualquier mención de las ventajas relativas de la fusión sobre la fisión y especialmente por cualquier mención de los peligros del reactor". [8] Chet Holifield , uno de los miembros del Comité Conjunto sobre Energía Atómica del Congreso expresó sus sentimientos hacia el lado de la fusión sin rodeos: "No quiero que esta cosa de la fusión, este acuerdo ilógico distraiga a la AEC o al Congreso de seguir adelante y hacer [el programa de reactores reproductores]". [8] Todo esto provocó una considerable mala voluntad por parte de casi todos en la órbita de la AEC contra este repentino anuncio de un sistema de fusión a corto plazo que podría hacer que todos los esfuerzos del gobierno fueran inútiles en unos pocos años. [8]

Sin que KMS lo supiera, ya en 1960 el investigador del LLNL John Nuckolls había estado desarrollando un concepto casi idéntico. El objetivo principal de Livermore era diseñar bombas nucleares y el concepto de Nuckolls se había desarrollado mientras consideraba lo que sucedería si se reducía el rendimiento deseado del arma nuclear . En el punto en que el rendimiento era similar al de una granada de mano , la cantidad de energía necesaria para iniciar la reacción de fusión era lo suficientemente pequeña como para que pudiera ser producida por un láser. La versión de Nuckolls se diferenciaba de la de Brueckner solo en los detalles de diseño, la física subyacente era idéntica. [9]

Debido al trabajo de Nuckolls, la AEC consideró que la fusión láser estaba directamente relacionada con el desarrollo de armas clasificadas. [8] Era especialmente preocupante que Brueckner tuviera acceso a información a través del trabajo que había realizado para el Departamento de Defensa. Holifield estaba indignado porque KMS estaba solicitando patentes sobre conceptos que podrían haberse desarrollado utilizando estos datos. Escribió a la empresa diciendo:

Yo y los demás miembros del Comité Mixto hemos apoyado y obtenido la autorización de cientos de millones de dólares para la investigación sobre fusión controlada a lo largo de los años. Resulta, como mínimo, preocupante pensar que toda la disciplina de la CTR se encuentre en una posición de desventaja económica en relación con un individuo o grupo cuya principal fuente de información ha sido la investigación financiada por el Gobierno de los Estados Unidos. [8]

Más tarde, ese mismo verano, Brueckner participó en una reunión secreta en West Palm Beach organizada por el Departamento de Defensa sobre el uso de láseres de alta potencia en funciones antiaéreas y antimisiles. Mientras estaba allí, el jefe de seguridad de la AEC llegó y le dijo a Brueckner que todo debía considerarse clasificado y que tenían que dejar de trabajar en ello de inmediato. Aunque molesto, Siegel también vio esto como una prueba de que las ideas tenían mérito. [7]

En el corto plazo, sus abogados lograron que la AEC aceptara permitir que Brueckner, solo, continuara trabajando en el concepto. Durante el otoño y la primavera siguiente, Brueckner presentó veinte solicitudes de patente más sobre los conceptos. Los abogados de Siegel continuaron trabajando en el problema y en febrero de 1970 el asunto finalmente llegó al escritorio de Seaborg. Seaborg aceptó permitir que la compañía comenzara a trabajar en el concepto con la condición de que se tratara como clasificado y estuviera sujeto al mismo nivel de seguridad que se observaba en los laboratorios nacionales. [7]

Formularios de fusión de KMS

A pesar de los prodigiosos esfuerzos de ventas de Siegel, que incluían afirmaciones sobre el uso de la holografía para todo, desde la televisión en 3D hasta las señales de tráfico, el campo de la holografía produjo pocos mercados importantes y casi ningún cliente habitual. En 1969, el mercado se había agotado y la empresa funcionaba principalmente gracias a los ingresos de varias otras empresas que había adquirido con la venta de Conductron. [1]

Brueckner continuó trabajando en su concepto durante 1970 y hasta la primavera de 1971. En ese momento, Siegel había decidido apostar la empresa por la fusión. [10] Utilizando los ingresos de la venta de varias divisiones de KMS Industry, creó una nueva empresa, KMS Fusion, en Ann Arbor, Michigan . [3] Siegel convenció a Brueckner de unirse a ellos mediante un acuerdo sustancial de participación en las ganancias, y Brueckner se trasladó al laboratorio en el otoño de 1971. [11]

Como era habitual en Siegel, anunció la formación de la empresa con gran fanfarria, afirmando que llevarían la energía de fusión al mercado "en los próximos años". [8] KMS quería alcanzar el punto de equilibrio científico en 1976, el punto de equilibrio de ingeniería en 1977, un sistema láser de alta tasa de repetición en funcionamiento en 1978 y una planta piloto en funcionamiento en 1981. [12]

En ese momento, justo después de la "fiebre del tokamak" de 1970, el campo de fusión magnética estaba saliendo de su "estancamiento" y también estaba ganando considerable atención pública. [13] El anuncio del KMS en medio de esto atrajo la atención del público, lo que llevó a una "reacción violenta" en el campo de la ICF. [8]

Diseño de pellets

La principal diferencia entre los conceptos de Brueckner y Nuckolls era la forma en que se colapsaría el combustible. Nuckolls, que venía del mundo de las bombas, diseñó lo que era esencialmente una pequeña bomba H. El combustible se mantendría en una cápsula que se suspendía dentro de un cilindro de metal conocido como " hohlraum ". Los láseres brillaban sobre el hohlraum, calentándolo hasta que emitía rayos X, que luego causaban el colapso del combustible. [14] Esto reflejaba la construcción de una bomba, donde el combustible de fusión se formaba en un cilindro dentro de un cilindro de metal más grande -la carcasa de la bomba- que contenía los rayos X liberados por el elemento primario. [15]

En cambio, el concepto de Brueckner apuntaba los láseres directamente hacia el exterior de una cápsula algo más grande que colapsaba directamente. Hoy en día, esto se conoce como el enfoque de "accionamiento directo", en comparación con el concepto basado en el hohlraum, ahora conocido como "accionamiento indirecto". El accionamiento directo tiene la ventaja de que hace un uso más eficiente de la energía del láser, ya que la creación de rayos X en el hohlraum utiliza la energía del láser para calentar el metal con rayos X, un proceso que absorbe la mayor parte de la energía láser original. La desventaja del accionamiento directo es que el hohlraum suaviza la energía y hace que el proceso de colapso sea más uniforme; para alcanzar el mismo nivel de suavidad, el accionamiento directo debe utilizar cápsulas de combustible mucho más uniformes. [4]

La clave del método de Brueckner era una pastilla de combustible esférica que era extremadamente simétrica. La idea era utilizar microesferas de vidrio huecas , a veces conocidas como microbalones, que estaban disponibles en empresas como 3M para su uso en pinturas reflectantes y otras aplicaciones cotidianas. Trabajando con el físico David Solomon, intentaron encontrar una solución para cortar las esferas, llenarlas y luego sellarlas nuevamente. En junio de 1972, Solomon ideó una solución completamente diferente, simplemente colocando las esferas en un recipiente presurizado de hidrógeno que luego se difundió en las esferas a través del vidrio. [3]

El siguiente problema que había que resolver era que los globos variaban mucho en calidad y la gran mayoría no eran aptos para su uso. Esto llevó a la idea de someter a estrés a un gran número de globos, lo que provocó que la mayoría de ellos colapsaran. Miles de millones de ellos quedarían estresados ​​y unos pocos miles sobrevivieron. A continuación, se colocaron los supervivientes en una cámara de presión de deuterio y se calentaron a unos 149 °C y se dejaron allí durante varias semanas. Cuando se abrió, muchos de los globos restantes se abrieron de golpe, haciendo un sonido como el de las palomitas de maíz. A continuación, los restos se colocaron en un recipiente con agua, lo que hizo que los que tuvieran agujeros se hundieran hasta el fondo. Los pocos que quedaron fueron objetivos de fusión útiles. [3]

En noviembre de 1972, Solomon informó del éxito a Siegel, quien pensó que el futuro de la empresa estaría en la fabricación de combustible, no en las plantas de energía. Eso sólo sería cierto si el diseño realmente funcionaba, por lo que aprobó la compra de un láser de 1 kJ adecuado a CILAS , en ese momento una división de la francesa General Electric , CGE. Según los cálculos de Brueckner, este sería lo suficientemente potente como para alcanzar el punto de equilibrio. [16]

Éxito de la fusión

Un requisito clave para cualquier dispositivo ICF es que el colapso debe ser simétrico. Los sistemas de accionamiento indirecto pueden utilizar varios láseres, ya que el hohlraum suaviza la salida de los rayos para proporcionar una iluminación uniforme con los rayos X, pero el sistema de accionamiento directo es impulsado directamente por la luz láser, por lo que se debe utilizar algún sistema para distribuir el haz de manera que llegue a la superficie desde todas las direcciones.

En el diseño de KMS, esto se logró de una manera única utilizando un láser de una sola fuente. Justo antes de llegar al área de reacción, el haz se dividió por la mitad y se envió a lentes grandes a cada lado de la cámara de reacción. Las lentes enfocaron los haces hasta el tamaño de un punto, donde pasaron a través de un pequeño orificio en la parte posterior de un espejo. Luego, el haz se extendió hacia el otro lado del orificio, iluminando finalmente la superficie interna de un segundo espejo en el lado opuesto del área de reacción. Los dos espejos formaron una esfera achatada casi completamente cerrada que fue diseñada de manera que cualquier trayectoria del haz que pasara por el orificio finalmente pasara por el centro de los dos espejos, donde se colocó la pastilla de combustible. Los haces pueden reflejarse varias veces antes de llegar al centro, por lo que algunos caminos son más largos que otros. La forma aseguró que todos los haces llegaran al centro al mismo tiempo. El sistema óptico se conocía como el "sistema de iluminación de doble rebote". [10]

Después de un considerable trabajo de instalación y alineación del sistema láser y de espejos, el 1 de mayo de 1974 vieron por primera vez neutrones de sus disparos de prueba. Se repitió con éxito tres veces más el 3 y el 9 de mayo de 1974. Mientras que las dos primeras pruebas implicaron únicamente pastillas de deuterio, las dos siguientes pruebas implicaron pastillas de deuterio- tritio (DT). El 13 de mayo, durante la reunión anual de accionistas, Siegel anunció el avance, afirmando que habían "producido por primera vez en cualquier lugar, hasta donde [la empresa] sabe, neutrones termonucleares verdaderos mediante la implosión impulsada por láser de una pastilla de deuterio". [17]

Sin embargo, estaba claro que para seguir avanzando se necesitaría mucho más capital. Siegel señaló: "El mayor obstáculo soy yo y mi capacidad para conseguir dinero. Ya no creo que sea una cuestión de ciencia, sino de equilibrio financiero". [10] Durante este período, Estados Unidos sufrió los efectos del embargo petrolero de 1973 y el concepto de la empresa cambió: en lugar de utilizar la energía de las reacciones para impulsar turbinas de vapor para generar electricidad, se utilizaría para producir hidrocarburos , como el metano , para combustible. [17]

Brueckner se va

Lamentablemente, aunque las pruebas dieron buenos resultados en la producción de la fusión, los resultados estuvieron muy por debajo de los previstos por el programa de Brueckner. La producción de neutrones fue de alrededor de 10 4 a 3x10 5 neutrones, [18] órdenes de magnitud por debajo de sus cálculos.

Sin que KMS lo supiera, la AEC había pedido a LLNL que probara los cálculos de Brueckner utilizando su propio programa secreto, LASNEX , que incluía detalles perfeccionados durante la larga historia de fabricación de bombas de Livermore. Sus resultados sugirieron que el rendimiento sería unas 1.000 veces menor que las predicciones de Brueckner. Sus predicciones fueron casi exactamente el resultado que se estaba viendo en las pruebas. [19]

Cálculos posteriores en KMS sugirieron que la cantidad de energía necesaria para encender las cápsulas era mucho mayor que la que su láser existente podía producir. Brueckner también se enteró de pruebas similares con un sistema anterior en Livermore y de sus intenciones de construir láseres mucho más grandes para continuar con el esfuerzo. Brueckner señaló:

La conclusión, por desgracia, fue clara: se necesitaría un sistema láser mucho más grande del que nosotros y la AEC esperábamos, lo que requeriría tiempo y dinero que KMS Industries no podía proporcionar... Cuando estos problemas se hicieron evidentes, decidí abandonar el programa de fusión en Ann Arbor y en el otoño de 1974 regresé a la UCSD. [19]

Aunque Brueckner ya no estaba en KMS, continuó trabajando en el campo como consultor. En septiembre de 1976, presidió un panel sobre el enfoque ICF para el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica que revisó el progreso hasta la fecha. El resultado fue negativo. Los cálculos demostraron que se necesitaría un factor de ganancia de energía de fusión del orden de 125 para que una planta de energía ICF produjera electricidad neta, lo que estaba cerca de las ganancias máximas posibles estimadas entre 100 y 200. Incluso esas cifras se consideraron improbables, y el rendimiento demostrado real estaba entre 100 y 1.000 veces por debajo de esas cifras. [20] El panel consideró los diseños de objetivos clasificados como una forma posible de alcanzar la ganancia requerida, pero encontró que el concepto de una planta de energía donde la mitad estaba clasificada era muy poco probable que funcionara en un entorno comercial. [21]

Pases de Siegel

Aunque KMS Industries no tenía los ingresos necesarios para continuar con la investigación, tampoco los tenían los grandes laboratorios, que dependían de la financiación de la AEC. Siegel solicitó entonces una financiación similar para mantener en marcha la investigación de la empresa. A principios de 1975 pasaba tres días a la semana en Washington, hasta dieciséis horas diarias. Su salud se vio gravemente afectada, ya que tenía un sobrepeso grave y desarrolló hipertensión . [22]

El esfuerzo se redujo finalmente a una apelación final al Comité Conjunto sobre Energía Atómica del Congreso de los Estados Unidos el 14 de marzo de 1975. Los presentadores en la cola delante de Siegel se alargaron y no fue hasta tarde en el día cuando finalmente les llegó el turno. Comenzó a leer su presentación y luego se detuvo. Se levantó a medias de su silla, logró decir una palabra más, "ataque cerebral", y luego se desplomó. Murió en el hospital unas horas más tarde. [23]

Siegel había suscrito previamente una póliza de seguro para personas clave para KMS Fusion, que fue suficiente para mantener la empresa en funcionamiento durante unos meses. El 19 de mayo, la empresa recibió una carta de intención por la que KMS recibiría un contrato de cinco años por unos 8 a 10 millones de dólares al año. Esto no era suficiente para un nuevo láser del tamaño requerido, pero la experiencia de la empresa en la fabricación de pastillas de combustible fue de considerable interés para la AEC. [23]

La configuración experimental

Para que KMS Fusion lograra ICF, fue necesario el siguiente equipo: un oscilador YAG bloqueado por modo, un láser CILAS vk640, un amplificador de varilla de 80 mm, siete unidades amplificadoras de disco GE de apertura transparente de 10 cm, dos espejos asféricos y dos lentes elipsoidales. [24] Un solo pulso de 30 ps iniciado en el oscilador por un espacio de chispa impulsado por láser se dividió en un número específico de pulsos retardados temporalmente que se atenuaron y recombinaron en una forma de pulso personalizada. El pulso inicial se mantuvo corto para proteger el láser de daños. El pulso personalizado fue amplificado por el láser y el amplificador de 80 mm y luego, después de viajar 30 m, ingresó a los amplificadores de disco GE donde se dividió en dos subhaces. Estos subhaces, utilizando las lentes y los espejos, se dirigieron hacia la pastilla de combustible para proporcionar energía.

Para que la energía láser aplicada a la pastilla de combustible fuera casi uniforme y ortogonal a la superficie de la pastilla, esta debía estar perfectamente alineada. La pastilla debía colocarse en el punto de enfoque de ambos espejos. Esto se logra “utilizando un láser YAG de onda continua que es colineal y está adaptado en divergencia al láser principal”. [24] Una vez que el equipo de KMS Fusion tuvo la configuración correcta, utilizaron pequeños desplazamientos longitudinales para aplicar la energía láser de manera uniforme. Después de que KMS Fusion comenzó a utilizar contratos gubernamentales para su financiación, se convirtió principalmente en una instalación de fabricación de pastillas de combustible. Perfeccionaron el método para producir pastillas de combustible hasta el punto en que pudieron producirlas por menos de una centésima de centavo. [10]

Contratos gubernamentales

En mayo de 1978, el contralor general Elmer B. Staats presentó un informe al presidente del Comité de Servicios Armados de la Cámara de Representantes en el que se revisaban dos contratos gubernamentales anteriores de KMS Fusion. Los dos contratos en revisión eran los dos primeros años de financiación pública para KMS Fusion. El Departamento de Energía (DoE) había otorgado contratos a KMS Fusion para 1976 y 1977. Después de la muerte de Kip Siegel en 1975, KMS Fusion sobrevivió durante un año gracias a su seguro de vida, pero luego necesitó una forma de obtener financiación, lo que dio lugar a nuevos contratos gubernamentales. Para el 10 de febrero de 1978, KMS Fusion había recibido 22 millones de dólares en financiación federal.

Contrato de 1976

El contrato de 1976 tenía algunas metas elevadas establecidas para KMS Fusion. Su objetivo principal era la generación de energía a partir de la fusión láser; sin embargo, KMS Fusion también desarrolló un nuevo sistema láser, nuevos objetivos y nuevas formas de fabricación de objetivos. Los objetivos utilizados eran objetivos de gran diámetro y paredes delgadas hechos de vidrio, plástico o capas de ambos. También desarrollaron objetivos que eran completamente sólidos, llenos de un líquido o llenos de un gas para examinar cuál generaría la mayor energía. El único fallo del contrato fue que la generación de energía no se logró mediante la fusión láser. El fallo se debió a "especificar la potencia del láser basándose en cálculos que no podían predecir adecuadamente el rendimiento del láser y al uso de equipos ópticos láser sucios". [25] Esto significaba que la potencia del láser recibida no coincidía con la potencia prevista y, por lo tanto, la fusión láser no podía lograrse a esta potencia menor. KMS Fusion no tenía un software lo suficientemente sofisticado para modelar su salida de potencia láser, por lo que se formó una asociación con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL). El software de Livermore mostró que KMS Fusion recibiría el 25% de la potencia láser originalmente prevista de su sistema. Aparte de la imposibilidad de generar energía a partir de la fusión láser, el Departamento de Energía afirmó que el trabajo de KMS Fusion excedía los requisitos del contrato.

Contrato de 1977

El contrato de 1977 fue muy similar al de 1976, pero se centró en solucionar los problemas que surgieron durante el contrato anterior. Se fabricaron nuevos objetivos, esta vez se produjeron esferas de vidrio de doble capa y se suspendieron en el aire para que pudieran irradiarse de manera uniforme. Desde que se atribuyó la falla de la generación de energía a partir de la fusión láser a un equipo sucio, se tomaron muchas medidas para mejorar el espacio del laboratorio de KMS Fusion. Se limpió la óptica del láser y se cerró todo el sistema para que los contaminantes no lo afectaran. Después de la limpieza, se observó que la potencia del láser se duplicó con respecto al año anterior. Trabajando nuevamente con LLNL, KMS utilizó su software para modelar la potencia de su láser y mejorar el rendimiento del láser. Sin embargo, KMS Fusion no logró generar energía a partir de la fusión láser. Si bien realizó grandes mejoras en el área de fabricación de objetivos, la energía de fusión aún se les escapaba.

Después de que el Departamento de Energía revisara estos dos contratos, se determinó que el desarrollo de la energía de fusión debía quedar en manos de los laboratorios nacionales. Estos laboratorios contaban con los recursos, incluidos sistemas informáticos y costosos sistemas láser, para tener la mejor oportunidad de producir la fusión láser. El Departamento de Energía sugirió que KMS Fusion debía seguir investigando la fabricación de objetivos y las interacciones láser-objetivo. El Departamento de Energía consideró que KMS Fusion participaría en la “producción masiva comercial de objetivos de fusión láser” [25] y eso fue lo que hicieron para los laboratorios nacionales que no podían fabricar sus propios objetivos. KMS Fusion participó en esta función hasta que se hundió en 1993 después de que se abriera un concurso para un nuevo contrato del Departamento de Energía.

Cerrar

KMS perdió la financiación gubernamental en 1990 y cerró como organización de investigación y apoyo a la fusión. [26]

En los últimos años de vida de KMS Fusion, se la conocía por ser una instalación de manejo de tritio debido a su enfoque en el desarrollo de objetivos de fusión láser. Cuando la empresa quebró, no se cerró adecuadamente en términos de regulaciones de radiación. En 1995, el DoE seleccionó a LLNL para que se asociara con la Oficina de Operaciones de Oakland del DoE para descontaminar, desmantelar y cerrar la instalación. Se seleccionó a Livermore debido a su experiencia existente en el manejo de tritio a granel y desechos radiactivos de bajo nivel . La instalación de KMS Fusion estuvo abandonada durante casi dos años antes de que comenzara la limpieza. Durante este tiempo, los inviernos fríos de Michigan habían provocado que algunas de las tuberías se congelaran y explotaran. Esto resultó en inundaciones en áreas donde se guardaban productos químicos, lo que propagó la contaminación. Además, cuando los bomberos estaban combatiendo un incendio en una sala de fotocopiadoras, algo de tritio se había extendido dentro del edificio. "El proyecto se llevó a cabo de manera eficiente y eficaz como resultado del trabajo conjunto del DOE y LLNL para devolver la instalación al propietario para su uso sin restricciones". Phillip E. Hill. [27]

Notas

  1. ^ La entrevista de 2008 con Brueckner también menciona a Ralph Janda y una visita que ambos hicieron a los laboratorios de armas. No está claro si esto fue antes o después de que la AEC se involucrara, como se indica a continuación.

Citas

  1. ^ abc Johnston 2006, pág. 173.
  2. ^ Heppenheimer 1984, pág. 107.
  3. ^ abcdeHeppenheimer 1984, pag. 108.
  4. ^ abcd Bromberg 1982, pág. 184.
  5. ^abcdefBrückner 2008.
  6. ^ Brückner 2007, pág. 94.
  7. ^ abcd Brueckner 2007, pág. 95.
  8. ^ abcdefg Bromberg 1982, pág. 186.
  9. ^ Nuckolls, John (12 de junio de 1998). Primeros pasos hacia la energía de fusión inercial (IFE) (PDF) (informe técnico). Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. doi :10.2172/658936.
  10. ^ abcd Gene Bylinsky, "KMS Industries apuesta su vida a la fusión láser", Fortune, diciembre de 1974, Caja 1, KM Siegel, Biblioteca histórica de Bentley, Universidad de Michigan
  11. ^ Brückner 2007, pág. 96.
  12. ^ "Plan de negocios de KMS Fusion, Inc.", 1975, Caja 1, KM Siegel, Biblioteca histórica de Bentley, Universidad de Michigan
  13. ^ Bromberg 1982, pág. 130.
  14. ^ Espacio de reunión
  15. ^ Sublette, Carey (19 de marzo de 2019). "Sección 4.0 Ingeniería y diseño de armas nucleares". Archivo de armas nucleares . Archivado desde el original el 6 de febrero de 2021. Consultado el 9 de febrero de 2021 .
  16. ^ Heppenheimer 1984, pág. 109.
  17. ^ ab "KMS anuncia un nuevo e importante progreso en la obtención de energía a partir de la fusión láser", 13 de mayo de 1974, Caja 1, KM Siegel, Biblioteca histórica de Bentley, Universidad de Michigan
  18. ^ "Observables en la fusión impulsada por láser", 6 de junio de 1974, Caja 1, KM Siegel, Biblioteca histórica de Bentley, Universidad de Michigan
  19. ^ desde Brueckner 2007, pág. 97.
  20. ^ Brückner 1977, págs. 30-31.
  21. ^ Brückner 1977, pág. 27.
  22. ^ Heppenheimer 1984, pág. 112.
  23. ^ ab Heppenheimer 1984, pág. 113.
  24. ^ ab KMS Fusion, Inc., “Estudio experimental de la compresión impulsada por láser de carcasas esféricas de vidrio”, 26 de septiembre de 1974, Caja 1, KM Siegel, Biblioteca histórica de Bentley, Universidad de Michigan
  25. ^ ab La participación de KMS Fusion, Inc., en el Programa de Fusión Láser del Departamento de Energía , Elmer B. Staats, 4 de mayo de 1978; http://www.gao.gov/assets/130/122282.pdf
  26. ^ "KMS Fusion – un anexo". 15 de febrero de 2015.
  27. ^ LLNL y DOE colaboran en la limpieza exitosa de una instalación de fusión . Science & Technology Review. Junio ​​de 1996.

Bibliografía

  • Heppenheimer, Thomas (1984). El sol creado por el hombre: la búsqueda de energía de fusión. Little, Brown. ISBN 9780316357937.
  • Johnston, Sean (2006). Visiones holográficas: una historia de la nueva ciencia. OUP Oxford. ISBN 9780191513886.
  • Brueckner, Keith (25 de abril de 2008). "Keith Brueckner" (Entrevista). Entrevista realizada por Alex Wellerstein. La Jolla, CA: Instituto Americano de Física.
  • Brueckner, Keith (2007). "Un comienzo para la fusión nuclear por confinamiento inercial mediante láser". En Velade, Guillermo; Santamarfa, Natividad (eds.). Fusión nuclear por confinamiento inercial: un enfoque histórico de sus pioneros . Foxwell & Davies. ISBN 9781905868100.
  • Brueckner, Keith (junio de 1977). "Una evaluación de la fusión impulsada por láser" (PDF) . Revista internacional de energía de fusión . 1 (2): 25– 54. Código Bibliográfico :1977IJFE....1...25.
  • Bromberg, Joan Lisa (1982). Fusión: ciencia, política y la invención de una nueva fuente de energía . MIT Press. ISBN 978-0-262-02180-7.
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