I experiment med tröghetsbegränsning (ICF) vid National Ignition Facility (NIF), ett sfäriskt skal av deuterium-tritiumbränsle imploderas i ett försök att nå de villkor som behövs för fusion, självuppvärmning och eventuell antändning. Eftersom teori och simuleringar indikerar att antändningseffekten i endimension (1D) förbättras med ökande bränslekonvergensförhållande, det är användbart att förstå känsligheten hos skalinvariant bränslekonvergens på alla mätbara eller slutbara 1D-parametrar.

I ett papper presenterat i Plasmas fysik , forskare har utvecklat en kompressionsskalningsmodell som är riktmärkt till 1D -implosionsimuleringar som spänner över en mängd relevanta implosionsdesigner. Denna modell används för att jämföra komprimerbarhetstrender mellan alla befintliga indirektdrivna lagerimplosionsdata för tre ablatorer.

"Den bästa kompressionsnivån för de olika konstruktionerna av indirektdrivna implosioner vid NIF som har använt plastpolymer och berylliumskal följer förväntningarna hos en enkel fysikmodell, "sa Otto" Nino "Landen från Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) som fungerade som huvudförfattare." Detta har gjort det möjligt för oss att utesluta vissa tidigare hypoteser, till exempel varm elektronförvärmning. "

Ett stort undantag är kolskal med hög densitet som hittills uppvisat en anmärkningsvärt konstant lägre kompressionsnivå, oberoende av laserdrivningsförhållandena, han sa.

"Att uppnå tändning är i grunden erkänt som en avvägning mellan mer energi kopplad till kapseln som kräver mer effektiva hohlraums eller en större laser, och förbättra kapselkomprimeringsnivån, "Sa Landen." Så, förstå vad NIF -implosionsdatabasen hittills har berättat om komprimeringstrender då vi varierade laser- och kapselparametrar verkade viktigt som ett första steg för att motivera ytterligare forskning för att förbättra komprimering utan att nödvändigtvis tillgripa ett högre laserbehov. "

Detta trendarbete är en del av att förbättra förståelsen för och optimera ICF-implosionsprestanda på jakten efter robust tändning som också kan tillämpas på ICF-databasen med direktdrivning.

Arbetet utfördes genom att först validera en enkel analytisk modell för kapselkomprimeringsnivån som en funktion av olika laser- och kapselparametrar genom att jämföra med 1D -simuleringar.

Forskare jämförde sedan skalningsmodellen för komprimering med alla NIF -kryogena implosioner som hittills tagits med en kombination av befintliga optiska, Röntgen- och kärnkraftsdata, så i huvudsak ett fysikbaserat empiriskt tillvägagångssätt. Detta krävde också att man utvecklade ungefärliga analytiska modeller för att relatera implosionens förväntade kompressibilitet till den röntgendrivna tryckprofilen som applicerades på den i hohlraumet mätt av NIF VISAR-systemet.

Landen sa att eftersom högskaliga kolskal för närvarande ger de bästa neutronutbytena trots de minskade kompressionstrenderna som presenteras i detta dokument, forskare har ökat fokus på att testa fysikbaserade hypoteser som hydrodynamiska instabilitet som leder till blandning mellan skalet och DT, och ännu inte testade system för att förbättra komprimering i högdensitets kolskalimplosioner.