Kalifornian Livermoressa sijaitseva National Ignition Facility eli NIF ei ulospäin vaikuta poikkeukselliselta. Sen sisäpuolella kuitenkin suunnitellaan ja ylläpidetään Yhdysvaltojen ydinasearsenaalia. Asiasta kertoo The Economist.
Jokainen koe NIF:ssä kestää vain sekunnin miljardisosan.
Siinä hetkessä 192 laseria, joiden yhteisvoima on jopa 500 biljoonaa wattia, kohdistavat kaiken energiansa laitteen ytimessä sijaitsevaan muutaman senttimetrin kokoiseen kultasylinteriin. Laitteen sisällä on pippurin kokoinen timanttipallo, jonka sisällä on deuteriumia ja tritiumia, vedyn raskaita isotooppeja.
Kun pallo imee itseensä laserin energian, sen ulkokuori palaa pois. Tämä synnyttää 300 kilometrin tuntivauhtia kulkevan paineaallon, joka räjäyttää pallon sisäosan. Deuterium- ja tritiumatomien työntyessä yhteen valtavan paineen alla nousee niiden lämpötila 100 miljoonaan celsiusasteeseen. Ne yhdistyvät heliumiksi ja vapauttavat valtavasti energiaa.
Ja näin laboratoriossa on luotu pieni ydinräjähdys ilman ainoatakaan pommia.
Yhdysvallat lopetti maan alla pidetyt ydinkokeet vuonna 1992. Sen jälkeen maan ydinarsenaalin ylläpitoon tarvitut kokeet on järjestetty NIF:n laserien avulla.
Yhdysvalloissa on toinenkin ydinaselaboratorio, Los Alamos, joka suunnitteli toisen maailmansodan aikana Japaniin pudotetut ydinpommit. 1950-luvulla perustettu Livermoren laboratorio, joka alun perin perustettiin suunnittelemaan tehokkaampia lämpöydinpommeja, on sen eräänlainen kilpakumppani. Lopuksi ydinaseissa tarvitut muut komponentit valmistetaan ja kaikki osat kootaan yhteen Sandian laboratoriossa New Mexicossa.
Tätä nykyä laboratorioiden tuhansien tutkijoiden ja insinöörien aika kuluu pääasiassa ydinasearsenaalin ylläpitoon.
– Hyllyllä odottelevat ydinaseet ovat kuin kemiallinen kokeilu, joka jatkuu vuodesta toiseen, kertoo Livemoren laboratorion johtaja Kim Budil.
– Radioaktiiviset materiaalit hajoavat ajan kanssa. Polymeerimateriaalit heikkenevät.
Joka vuosi ydinaseita avataan ja niiden sisukalut tutkitaan. Välillä pieniä määriä radioaktiivista materiaalia otetaan ja sijoitetaan NIF:n laserlaitteeseen ydinräjähdysten simuloimiseksi. Sandiassa toimitaan samoin, mutta lasereiden sijaan käytetään vahvoja elektromagneettisia kenttiä. Los Alamos hyödyntää perinteisiä räjähteitä.
Myös uutta teknologiaa hyödynnetään. NIF:n El Capitan -supertietokone pystyy laskemaan kvintiljoona laskua sekunnissa. Se vastaa 100 miljoonaa kannettavaa tietokonetta. Kun 1990-luvulla laskutehtävät veivät kuukausia, El Capitan hoitamaan yhdessä päivässä jopa 200 vastaavaa laskua.
El Capitan on monin tavoin ainutlaatuinen. Erillisten keskusprosessorien ja grafiikkaprosessorien sijaan El Capitanissa nämä on yhdistetty, mikä mahdollistaa resurssien tehokkaamman käytön.
– Tämä on tietääksemme ainoa järjestelmä maailmassa, joka toimii näin, tiivistää Livermoren laboratorion räjähdyssimulaatioiden ja -laskennan apulaisjohtaja Rob Neely.
Los Alamosin johtajan Thom Masonin mukaan huippumodernien laitteiden ansiosta ydinaseiden toimintaa ymmärretäänkin paremmin kuin 90-luvulla, joilloin pommeja vielä oikeasti räjäytettiin.
Masonin mukaan tässä on auttanut myös se, että laboratorioiden budjetti on kaksinkertaistunut viimeisen 5-6 vuoden aikana. Edes Donald Trumpin hallinto ei ole halunnut leikata ydinaseista. Mason sanoo, että ydinasepelotteen merkitys onkin yhä suurempi.
Ydinaseiden lisäksi laboratorioissa tehtävä tutkimus voi päätyä myös siviilikäyttöön.
Hiljattain laboratoriossa saatiin aikaiseksi lyhyt fuusioreaktio, jossa vapautui enemmän energiaa kuin mitä käytettiin sen käynnistämiseen. Toistaiseksi kaupallinen käyttö on vielä kaukana – lasereiden pitäisi olla tehokkaampia reaktio pitäisi toistaa kymmeniä kertoja sekunnissa, ei viikossa, kuten nyt.
– Mutta tieteellistä estettä ei ole, huomauttaa asefysiikan projektijohtaja Mark Herrmann.
