Un hohlraum est un appareil creux en forme de cylindre utilisé pour focaliser et contrôler le rayonnement. Nommé d’après le mot allemand pour zone creuse, l’appareil répartit le rayonnement uniformément dans ses murs et chauffe un petit morceau de carburant au centre. Il peut être aussi petit qu’un trombone ou une gomme à crayon, ou peut comprendre le boîtier d’une arme nucléaire. Une capsule hohlraum peut être utilisée pour simuler des explosions nucléaires à une échelle miniature, ou avec des lasers pour produire de l’énergie lorsqu’un petit échantillon de combustible à l’intérieur, tel que du deutérium ou du tritium, est implosé. Un petit trou dans le conteneur peut être utilisé pour mesurer le rayonnement qui s’échappe et comment il se comporte aux températures dans l’espace intérieur.
La focalisation d’une source de rayonnement puissant comme un laser vers l’intérieur d’un hohlraum peut créer une réaction de fusion contenue à l’intérieur. Les rayons X créés sont absorbés et re-rayonnés symétriquement à l’intérieur pour contrôler la stabilité du système pendant une expérience. Cette stabilité permet aux explosions sphériques de se produire, ce qui contribue à rendre les expériences précises et à contenir des réactions intenses. Les Hohlraums peuvent être utilisés lors des réactions de fusion et de fission, et sont le point focal d’une arme nucléaire pour les réactions primaires ainsi que les réactions atomiques secondaires.
Souvent fait de plomb, un hohlraum est construit pour inclure une petite capsule de carburant sphérique. Les faisceaux laser sont dirigés à travers le trou à l’extrémité de la pièce, réagissent avec les parois intérieures et produisent des rayons X. Ces rayons X sont déviés en continu entre les parois et font monter la température jusqu’à ce qu’elle soit suffisamment élevée pour enflammer le carburant. En chauffant indirectement l’intérieur, la nécessité de focaliser précisément l’énergie sur la pastille de combustible avec un laser est évitée. Parfois, une fine couche de mousse est utilisée comme doublure intérieure pour conduire la chaleur et répartir les rayons X plus uniformément.
La réaction à l’intérieur de la cavité comprime également la pastille combustible de deutérium, de tritium ou de béryllium et la chauffe à une température supérieure à celle du soleil. Avec seulement de l’hydrogène et de l’hélium, les températures peuvent atteindre des millions de degrés à l’intérieur du hohlraum. Les chercheurs pensent que de telles réactions pourraient être utilisées comme source d’énergie. Les Hohlraums absorbent tellement d’énergie des lasers que les simulations informatiques menées avant les expériences ne montrent pas à quel point l’absorption a lieu. Pour produire une quantité importante d’énergie, cependant, les réactions qui sont menées dans les laboratoires devraient se produire quelques fois par seconde pour un flux d’énergie constant.