在地球上创造一种生产性和可持续的能源的一个有前途的选择是氢核的聚变。问题是什么?需要极高的压力和温度才能启动核聚变过程。从技术上讲，这可以使用激光闪光灯来实现。通过起草“激光聚变的X射线激光优化”项目，来自亥姆霍兹-德累斯顿罗森多夫中心高级系统理解中心的Tobias Dornheim博士现在打算提高对氢压缩的理论理解。
未来可以更有针对性地设计和进行激光聚变实验，而不是“试错”方法，这是商业聚变发电厂的基本先决条件。除了欧盟通过“公正过渡基金”外，萨克森自由邦还直接为该项目提供资金。
聚变过程所需的极高压力和温度是通过压缩充满氢同位素氘和氚的最初非常冷的胶囊来实现的。在聚变反应过程中，氢在一定时间内进入特定状态——暖致密物质状态。这个领域在压力和温度方面大致介于凝聚态和热等离子体之间，是多恩海姆的专业领域。2022 年底，这位年轻的研究人员通过竞争性程序获得了欧洲研究委员会价值近 150 万欧元的“启动补助金”。该项目的工作目前正在进行中：Dornheim和他的团队正在开发机器学习方法，这些方法可以对WDM进行可靠的理论描述。结构转型项目现在正专注于一个更实际的挑战。
“激光聚变的一个主要问题是通过激光爆炸实现稳定的压缩，”CASUS青年研究小组“计算量子多体理论前沿”的负责人Dornheim解释说，并负责ROLF项目。“当务之急是燃料舱内爆尽可能均匀，即没有任何不稳定性，以确保尽可能多的燃料被融合并释放出相应数量的可用能量。为了实现这一目标，我们必须首先提高对WDM行为方式的理解。
例如，在行星和恒星的核心中可以发现的温暖致密物质是在大型研究设施中进行实验研究的，例如欧洲XFEL的亥姆霍兹国际极端场光束线和美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施。在这些设施中，可以使用强大的激光闪光灯在几分之一秒内生成WDM。Dornheim的团队正在与这两个机构合作。分析激光聚变的一个重要实验方法是X射线汤姆逊散射，这就是新的ROLF项目的用武之地。
能进行 X 射线诊断 对于使用 X 射线散射的诊断，X 射线源对准样品。测量样品中偏转的光子的能量变化，并用于得出有关材料特性的结论。到目前为止，对测量数据的评估主要基于一系列不受控制的近似值。然而，一年前，CASUS团队证明，无需使用任何模拟或模型及其所有近似值和假设，就可以进行精确的数据评估。
Dornheim和他的团队正在求助于一种基本的数学方法，即拉普拉斯变换。在ROLF中，研究人员计划创建一个开源软件包，使所有激光融合专家都可以使用这种评估方法。此外，他们打算进一步开发该方法，以促进无模型、高精度温度以外的应用使用 XRTS 测量确定 rature。将来，还应该可以确定其他相关变量，例如WDM的密度或电离程度。
然后，Görlitz的团队打算使用新设计的软件来分析现有的XRTS数据，例如来自欧洲XFEL的数据，以开发和实验测试新的X射线散射测量方法。一旦XRTS诊断有了坚实的基础，从X射线散射中获得的结果将被纳入激光聚变模拟中。“我们假设从这些模拟中得出的参数将能够显着更好地压缩胶囊，并迎来全新一代的聚变实验，”Dornheim说，并给出了一个简短的展望。
做出贡献 最近，联邦教育和研究部提出了一项新的聚变研究资助计划。其目的是在实现核聚变发电厂经济运行的国际挑战中发挥决定性作用。最近发表的一份BMBF立场文件强调了“精细诊断以验证代码和模型”的必要性。 HZDR科学主任Sebastian M. Schmidt教授对CASUS项目的资金批准感到非常高兴：“凭借HIBEF，CASUS以及我们的高功率激光器DRACO和PENELOPE，HZDR处于为激光聚变研究做出重大贡献的绝佳位置。我们可以破译为应用铺平道路的基本过程。
公正过渡基金是欧盟的一项融资工具，主要使依赖硬煤和褐煤的地区受益。卢萨斯褐煤矿区的撒克逊部分总共有3.75亿欧元可用。虽然大部分资金用于支持受结构变化影响最严重的地区的经济，但学术机构也可以申请研发项目资金。因此，CASUS能够通过“Research InfraProNet 2021 - 2027”资助指令为ROLF获得超过70万欧元的100%资金。
