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5 Laser für die Kernenergie
Dieses Kapitel befaßt sich mit einer Anwendung von Lasern, die eher technischer Natur ist
und mit Spurenanalytik bis auf eine Ausnahme (siehe unten) wenig zu tun hat. Jedoch verdanken
moderne Kurzpuls-Hochleistungslaser und auch Materialien für optische Komponenten
höchster Zerstörschwellen ihren jetzigen Entwicklungsstand oftmals der hier beschriebenen
Forschung. Deshalb und auch aufgrund der Faszination dieses Gebiets per se soll ein Überblick
gegeben werden.
Bei der Nutzung der Kernenergie unterscheidet man zwischen dem derzeitigen Stand der Technik,
der Spaltung schwerer Kerne (Entdeckt 1938 von O. Hahn, F. Strassmann[Hahn39]
und L. Meitner), und dem Zukunftsprojekt der Fusion leichter Kerne. Bei der Kernfusion
verfolgt man zur Zeit zwei Ansätze. Beiden gemein ist, daß die Fusion in einem Plasma hoher
Temperatur erfolgen soll (> 100 Mio. K). Ein Magnetfeld sorgt im Fall des sogenannten magnetischen
Einschlusses dafür, daß das Plasma nicht auseinanderdriftet. Im zweiten Ansatz
wird versucht, die notwendige hohe Temperatur und Dichte der Materie durch Beschuß kleiner
’Pellets’ mit Laserstrahlen zu erzeugen (Trägheitsfusion). Hierfür sind extrem leistungsstarke
Kurzpulslaser notwendig. Während der Laser hier also eine integrale Rolle spielt, wird er
bei der Kernspaltung direkt nicht benötigt. Laser wurden aber bei der Brennstoffherstellung
(Isotopentrennung) industriell eingesetzt. Diese Farbstofflaser-Multiphotonenionisation ist ein
höchstselektives Verfahren das im Rahmen der Spurenanalytik für den Nachweis von Metallionen
angewendet wird (RIMS, § 6.2) und eine Empfindlichkeit im ppq (10 −18 ) Bereich bietet!
Das vorliegende Kapitel gliedert sich in eine Einführung über die Grundlagen der Fusion
(§ 5.1) gefolgt von der Beschreibung eines der wichtigsten Festkörperlasers, des Neodym-Lasers
(§ 5.2) und als Anwendung der Beschreibung des Trägheitsfusionsprojekts am Lawrence Livermore
National Laboratory (LLNL) (§ 5.3). Es folgt die Isotopentrennung (Anreicherung, § 5.4)
mittels Multiphotonen-ionisation mit Dye-Lasern bzw. -dissoziation mit Kohlendioxid-Laser
(§ 5.5) und Ramanshifter (§5.6).
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