I en Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ) "Special Feature" -papper publicerat online 26 juni, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) och University of Michigan forskare rapporterade om senaste experiment och tekniker som är utformade för att förbättra förståelsen och kontrollen av hydrodynamiska (vätskestabilitet) i inställningar med hög energitäthet (HED), till exempel de som förekommer i tröghetsfusioner. National Ignition Facility (NIF).

I detta dokument beskrivs fyra områden inom HED-forskning som fokuserar på Rayleigh-Taylor (RT) instabilitet, som uppstår när två vätskor eller plasma med olika densitet accelereras tillsammans, med den lättare (lägre densiteten) vätskan som driver och accelererar den tyngre (högre densiteten) vätskan.

Dessa instabiliteter kan försämra NIF -implosionsprestanda eftersom de förstärker måldefekter såväl som störningar orsakade av tekniska funktioner som "tält" som används för att hänga upp målkapseln i hohlraum och fyllröret som injicerar fusionsbränsle i kapseln.

Omvänt, RT och dess chockanalog, Richtmyer-Meshkov-instabiliteten, ses när stjärnexplosioner (supernovor) skjuter ut deras kärnmaterial, såsom titan, järn och nickel, in i interstellärt utrymme. Materialet tränger igenom och överträffar de yttre höljena av de lättare elementen av kisel, syre, kol, helium och väte. Dessutom, en unik regim av HED-tillstånd i plastflöde i statligt tillstånd och hydrodynamiska instabilitet kan uppstå i dynamiken i planetbildning och asteroid- och meteorpåverkan.

De PNAS papper presenterar sammanfattningar av studier av ett brett spektrum av HED RT instabilitet som är relevanta för astrofysik, planetvetenskap, hypervelocity -effektdynamik och tröghetsfusion (ICF).

Forskarna sa att studierna, medan den främst syftar till att förbättra förståelsen för stabiliseringsmekanismer i RT -tillväxt på NIF -implosioner, erbjuder också "unika möjligheter att studera fenomen som vanligtvis bara kan hittas inom högenergiastrofysik, astronomi och planetvetenskap, "såsom planeten och stjärnornas inre dynamiken i planetbildning, supernovor, kosmiska gammastrålningsutbrott och galaktiska sammanslagningar.

NIF HED -experiment kan generera tryck upp till 100 terapascal (en miljard atmosfärer). Dessa extrema förhållanden gör att forskningsprover kan köras, eller komprimerad, till de typer av tryck som finns i planetariska interiörer och interiören hos bruna dvärgar (ibland kallade "misslyckade stjärnor"). De lämpar sig också för studier av RT -evolution som sträcker sig från heta, täta plasma och brinnande hotspots i mitten av ICF -implosioner till relativt sval, högtrycksmaterial som genomgår solid-state plastflöde vid hög töjning och töjningshastighet.

"Vi fann att materialstyrkan i dessa högtrycks, fast tillstånd, experiment med hög flödeshastighet i plastflöde är stora och kan avsevärt minska RT-tillväxthastigheterna jämfört med klassiska värden, "sa forskarna." Dessa resultat är relevanta för planetarisk bildningsdynamik vid höga tryck. "

"En spännande tanke, "tillade de, "är möjligheten att använda dessa fynd för att öka motståndskraften mot hydrodynamiska instabiliteter i avancerade konstruktioner av ICF -kapselimplosioner."