SCHOTT의 광학 소재 및 레이저 유리: 핵융합 연구의 "중심"

불가능해 보이는 것을 개척합니다. 태양을 되찾는 법

우리 은하계의 태양과 별들은 핵융합 반응에 휘말립니다. 무한한 양의 수소 원자는 끊임없이 충돌하여 원자 핵이 서로 결합함으로써 빛과 열의 형태로 에너지가 방출됩니다. 지구상에서 이러한 반응을 재생성하고 제어할 수 있다는 것은 화석 연료에 의존하지 않는 에너지원을 자유롭게 이용하거나 지구를 파괴하는 온실 가스 또는 방사성 폐기물을 생산하지 않음을 의미합니다. 

안타깝게도 태양의 힘을 재창조하는 것은 결코 쉽지 않습니다.

Task

NIF의 연구원들은 두 가지 문제가 있었습니다. 첫째, 대량의 에너지를 견딜 수 있을 뿐만 아니라 그 과정에서 방향을 유도하고, 필터링 및 레이저 출력 증폭이 가능한 고유한 소재가 필요했습니다. 이를 통해 레이저를 낮게 발사하는 데 필요한 초기 에너지량을 유지할 수 있어 점화 가능성을 높일 수 있습니다. 

둘째, 실험을 수행할 때마다 실험실의 미세 조정된 장비가 손상되지 않도록 보호할 수 있는 블래스트 쉴드가 필요했습니다. 그리고 실험을 더 자수 실행할 경우, 이러한 실드가 비용 효율적이고 빠르게 제조되어야 했습니다.

독특한 특수 유리의 합성으로 NIF의 연구를 지원합니다.

특수 유리 씰링 :
단단하고 내구성이 뛰어난 접합부를 형성할 수 있는 SCHOTT의 유리 밀봉 전문 지식 덕분에 NIF는 고온 환경에 대한 저항성과 열 충격에 대한 내성이 뛰어날 뿐만 아니라 뛰어난 광 투과율을 제공하는 밀봉 유리 로드를 구현할 수 있었습니다.

BOROFLOAT® 유리:
견고함, 가벼움 및 다용도성을 지닌 부유식 저열팽창 붕규산 유리인 BOROFLOAT®는 매우 열악한 환경에서도 우수한 투명성을 유지하면서 견딜 수 있습니다. 따라서 NIF의 미세 조정된 장비를 파편으로부터 보호하는 데 완벽한 소재입니다.

편광기, 터닝 미러 기판, 플래시 램프, 레이저 슬래브 등 :
SCHOTT의 연속 용융 탱크 및 단일 배치 도가니로 수많은 특정 분야 전용 맞춤 유리 구성품을 생산할 수 있습니다. NIF의 경우 SCHOTT는 NIF의 고유한 요구 사항을 충족하기 위해 4,000개 이상의 특정 구성 요소를 제조했습니다.

SCHOTT 유리가 핵 점화를 촉진하기 위해 레이저 에너지를 증폭하고 안내하는 방법

단지 몇 십억분의 일 주울(joule)인 레이저 맥박은 네오디뮴 유리로 제조된 전 증폭기 48개를 거쳐 광섬유로 전달되어 처음 레이저 에너지에 비해 몇 십억 배 강화되고 형상이 정의됩니다. 레이저 미러와 렌즈는 레이저 유리로 만들어진 두 개의 대형 증폭기를 통해 빔을 안내합니다. 특수 광학 장치 덕분에 레이저 광은 4회 반복되며, 거울, 필터 및 기타 장치는 특수 유리를 사용하여 균일하고 매끄러운 고품질 빔을 형성합니다. 

타겟에 충돌하기 직전에, 빔은 4백만 주울의 적외선 에너지를 점화에 더 좋은 더 짧은 파장인 2 백만 주울의 자외선 에너지로 변환하는 최종 광학 세트로 이동합니다. 이 자외선 에너지는 타겟과 충돌하여 100배 이상의 납 밀도로 수소 연료를 압축하고 100,000,000 C 이상의 온도를 생성합니다. 단 몇 초 만에 NIF는 태양계에서 가장 뜨거운 곳이 됩니다.

한때 불가능하다고 여겨졌던 것이 이제 현실이 되었습니다. 이것은 시작에 불과합니다.

레이저 유리를 핵융합의 열쇠로 만드는 것은 무엇입니까? 

유리는 소재 균질성과 같은 고유한 기술적 특성을 지니고 있어, 광학적으로 펌핑된 레이저의 출력을 제공하는 희토류 이온에 이상적인 호스트 소재입니다. 균질성 및 굴절률 범위의 수준은 광학 소재 품질을 결정하며, SCHOTT는 매우 독특하고 높은 기술적, 광학적 및 산업적 요구에 맞게 조정할 수 있는 다양한 활성 레이저 유리 제품 및 구성품에서 이러한 품질을 조정하고 변경할 수 있습니다.  

 

BOROFLOAT® 유리의 지속적인 복원력

SCHOTT의 부유식 붕규산염 유리는 NIF의 귀중한 광학 제품을 파편으로부터 보호합니다. BOROFLOAT®은 매우 투명할 뿐만 아니라 기계적, 열적 및 화학적 복원력이 우수하여 레이저 샷 중 NIF의 광학 장치를 유해 파편으로부터 보호하는 데 완벽한 소재입니다. SCHOTT의 독점적인 마이크로 플로팅 생산 공정은 탁월한 표면 품질과 BOROFLOAT®의 뛰어난 마모 및 긁힘 방지 품질을 갖춘 소재를 제공하여 가장 까다로운 산업 환경에서도 유리가 성능을 발휘하도록 보장합니다.

 

생산 능력: 요점 

NIF를 점화시키는 데 도움이 된 레이저 유리를 개발함에 있어 소재 과학 및 엔지니어링에 대한 고도의 기술 전문 지식이 중요하다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 하지만 유리 제조 및 생산에 대한 같은 수준의 능숙한 전문 지식 없이는 특수 유리의 개발은 제한적일 것입니다.

펜실베이니아주 두례이에서 근무하는 SCHOTT 광학 전문가들은 더 작은 조각으로 절단할 수 있는 더 큰 유리 슬래브를 만들기 위해 연속적인 용융 공정을 개척했습니다. 이전 공정이 하루에 하나의 기판만 생산한 데 비해 이 새로운 용융 공정은 더 높은 수율을 달성하므로 NIF가 실험 빈도를 증가시키도록 도왔습니다.