Un hohlraum è un dispositivo cavo a forma di cilindro che viene utilizzato per focalizzare e controllare le radiazioni. Chiamato per la parola tedesca per area cava, il dispositivo distribuisce le radiazioni in modo uniforme all’interno delle sue pareti e riscalda un piccolo pezzo di combustibile al centro. Può essere piccolo come una graffetta o una gomma da matita, o può comprendere l’involucro di un’arma nucleare. Una capsula di hohlraum può essere utilizzata per simulare esplosioni nucleari su scala in miniatura, o con laser per produrre energia quando un piccolo campione di combustibile all’interno, come deuterio o trizio, viene imploso. Un piccolo foro nel contenitore può essere utilizzato per misurare la radiazione che fuoriesce e come si comporta alle temperature all’interno dello spazio interno.
Focalizzare una forte sorgente di radiazioni come un laser verso l’interno di un hohlraum può creare una reazione di fusione che è contenuta all’interno. I raggi X creati vengono assorbiti e ri-irradiati simmetricamente all’interno per controllare la stabilità del sistema durante un esperimento. Questa stabilità consente esplosioni sferiche, il che aiuta a rendere gli esperimenti accurati e a contenere reazioni intense. Gli Hohlraum possono essere utilizzati durante le reazioni di fusione e fissione e sono il punto focale in un’arma nucleare sia per le reazioni primarie che per le reazioni atomiche secondarie.
Spesso fatto di piombo, un hohlraum è costruito per includere una piccola capsula sferica di carburante. I raggi laser sono diretti attraverso il foro all’estremità della parte, reagiscono con le pareti interne e producono raggi X. Questi raggi X vengono deviati continuamente tra le pareti e aumentano la temperatura finché non è abbastanza alta da accendere il carburante. Riscaldando indirettamente l’interno, si evita la necessità di concentrare con precisione l’energia sul pellet di combustibile con un laser. A volte un sottile strato di schiuma viene utilizzato come rivestimento interno per condurre il calore e distribuire i raggi X in modo più uniforme.
La reazione all’interno della cavità comprime anche il pellet di combustibile di deuterio, trizio o berillio e lo riscalda fino a una temperatura maggiore di quella del sole. Con solo idrogeno ed elio, le temperature possono salire fino a milioni di gradi all’interno dell’hohlraum. I ricercatori pensano che tali reazioni potrebbero essere utilizzate come fonte di energia. Gli Hohlraum assorbono così tanta energia dai laser che le simulazioni al computer condotte prima degli esperimenti non mostrano quanto bene avvenga l’assorbimento. Per produrre una quantità significativa di energia, tuttavia, le reazioni che vengono condotte nei laboratori dovrebbero avvenire alcune volte al secondo per un flusso di energia costante.