Verdens største laser, National Ignition Facility i USA, er ramt af en lang række videnskabelige og tekniske problemer samt dårlig ledelse. Det betyder, at laserkanonen både bliver forsinket og dyrere end planlagt.

National Ignition Facility (NIF) med en samlet pris på cirka 20 milliarder kroner er på længere sigt uundværlig for vedligeholdelsen af de amerikanske kernevåben, men den skal også bruges til civile formål som studier af fusionsenergi.

Til trods for mange forsinkelser er NIF dog nu så fremskreden, at den har opnået rekorden som verdens kraftigste laser, selv om den endnu mangler en del i at komme op på sin specificerede maksimale energi på 1,8 megajoule.

Fra Lawrence Livermore National Laboratory i Californien, som har ansvar for byggeriet, er der på det seneste blevet udsendt en række optimistiske meddelelser. Eksperimenter i slutningen af 2009, der også har været omtalt her på ing.dk (se link nedenfor), har givet formodninger om, at teknikerne snart vil kunne få anlægget til virke som planlagt.

I modsætning hertil er den amerikanske rigsrevision, Government Accountability Office (GAO), i en ny rapport hård i sin bedømmelse. GAO anbefaler, at der skal lyttes mere til uafhængige eksperter, og at der kommer bedre styr på tids- og omkostningsplaner, hvis ikke projektet skal rammes af yderligere forsinkelser og omkostninger.

GAO er ikke mindst bekymret for, om NIF kan opnå de ekstreme temperaturer og tryk, der er nødvendige for at opnå fusion af brintisotoperne deuterium (tung brint) og tritium (ekstra tung brint).

Laserenergi skal omsættes til røntgenstråling

I NIF skal 192 laserstråler levere en samlet energi på 1,8 MJ i korte pulse af en varighed på ca. tre nanosekunder - svarende til en effekt 500 terawatt.

Laserenergien sendes ind i en lille metalcylinder af guld - kaldet et hohlraum. Når laserlyset rammer guldatomerne på indervæggen udsendes røntgenstråling. Denne røntgenstråling skal sammentrykke en lille kuglerund pille med deuterium og tritium.

Ifølge GAO-rapporten har NIF og Lawrence Livermore endnu ikke vist, hvordan man skal omdanne maksimalt muligt af laserenergien til røntgenstråling og forhindre, at røntgenstrålingen fordeler sig ujævnt inde i hohlraumet. Det skyldes blandt andet, at der kan opstå en utilsigtet vekselvirkning mellem laserlys og det plasma, der opstår i hohlraumet, når dets indre kortvarigt opvarmes til flere millioner grader.

I en videnskabelig artikel i Science for nylig har forskere udført eksperimenter, der indikerer, at man har nogenlunde styr på dette problem ved 0,7 MJ. GAO er dog ikke overbevist om, at man også har styr på problemet, når energien skrues op til 1,8 MJ.

Det andet store videnskabelige problem er sammentrykningen (implosionen) af brintpillen. Den skal sammentrykkes 40.000 gange for, at temperaturer og tryk bliver så høje, at deuterium- og tritium-fusioner udsender energi. Under sammentrykningen skal pillen bevare sin kuglerunde form. Hvis dens ydre overflade ikke er tilstrækkelig glat, eller hvis røntgenstrålerne rammer ujævnt, vil sammentrykningen være uens - og det kan forhindre fusionsprocessen i at gå i gang.

Ud over disse to videnskabelige udfordringer skal man også forhindre, at de intense laserbeams i anlægget laver skader på linser og andre optiske komponenter.

Selv om der foretaget en lang række designændringer for at imødegå disse problemer, oplyser GAO, at uafhængige eksperter stadig forudser store vanskeligheder med at opnå de tilstrækkeligt høje temperaturer og tryk, der skal til for at opnå antændelse. Ligeledes vil eksperterne ikke blive overraskede, hvis der opstår nye og hidtil ukendte videnskabelige og tekniske problemer i takt med, at der skrues op for energien i laserstrålerne.

NIF skal erstatte prøvesprængninger

Ideen til at bygge NIF opstod i begyndelsen af 1990'erne samtidig med, at USA ophørte med underjordiske atomprøvesprængninger.

De amerikanske kernevåben har mange år på bagen og kun ved en eller anden form for test af materialerne, kan man være sikker på, at våbnene virker efter hensigten.

Da byggeriet gik i gang i slutningen af 1997, var det med en formodning om, at laseren ville stå færdig i 2002 til en samlet pris af 1,1 milliarder dollar plus en ekstra milliard dollar i tilknyttede forskningsaktiviteter.

Sådan gik det ikke. Som ved så mange andre kæmpeprojekter er byggeriet forsinket i flere omgange og undervejs blevet meget dyrere. I 2005 bad det amerikanske forsvarsministerium en gruppe af uafhængige universitetsforskere, der går under betegnelsen Jason, om at undersøge projektet.

Jason konkluderede, at der var betydelig risiko for, at det ikke vil være muligt med laseren at opnå fusion i små piller fyldt med brintisotoperne deuterium og tritium. Det er de samme brintisotoper, som findes i de amerikanske kernevåben, og som man forestiller sig også skal bruges i et eventuelt kommende fusionskraftværk.

Gode råd blev ikke fulgt

Jason-gruppen fremkom med en række forslag, der skulle mindske risikoen ved projektet. GAO kritiserer nu National Nuclear Security Administration (NNSA) for ikke have fulgt disse forslag - ikke mindst at det tog fire år at følge Jasons anbefaling om etablere et uafhængigt ekspertudvalg til at følge projektet.

Siden 2005 er de rene byggeomkostninger steget med 25 procent fra 1,6 milliarder dollar til 2 milliarder dollar, og den endelige afslutning på projektet er rykket et år til slutningen af 2012.

Jason-gruppen lavede sidste år en opfølgning på deres rapport fra 2005. Konklusionen er stadig, at det er usikkert om, der kan opnås antændelse i 2010.

Ifølge GAO er forsinkelserne endnu ikke kritiske, men GAO advarer om, at yderligere forsinkelser ud over 2012 kan få alvorlige konsekvenser, idet det vil mindske tilliden til de data, som skal bruges til at sikre sikkerheden og pålideligheden af de amerikanske kernevåben.

Dokumentation

Jasons rapport fra 2005: NIF Ignition
GAO rapport om NIF (april 2010)
National Ignition Facility