In inertiële opsluiting fusie (ICF) experimenten bij de National Ignition Facility (NIF), een bolvormige schil van deuterium-tritiumbrandstof wordt geïmplodeerd in een poging om de voorwaarden te bereiken die nodig zijn voor fusie, zelfverhitting en eventuele ontsteking. Aangezien theorie en simulaties aangeven dat ontstekingsefficiëntie in één dimensie (1D) verbetert met toenemende geïmplodeerde brandstofconvergentieverhouding, het is nuttig om de gevoeligheid van de schaalinvariante brandstofconvergentie op alle meetbare of afleidbare 1D-parameters te begrijpen.

In een krant in Fysica van plasma's , onderzoekers hebben een compressieschaalmodel ontwikkeld dat is gebenchmarkt met 1D-implosiesimulaties die een verscheidenheid aan relevante implosieontwerpen omvatten. Dit model wordt gebruikt om samendrukbaarheidstrends te vergelijken tussen alle bestaande gelaagde implosiegegevens met indirecte aandrijving voor drie ablatoren.

"Het beste niveau van compressie van de verschillende ontwerpen van implosies met indirecte aandrijving bij NIF die plastic polymeer en berylliumschillen hebben gebruikt, volgen de verwachtingen van een eenvoudig natuurkundig model, " zei Otto "Nino" Landen van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), die als hoofdauteur fungeerde. "Dit heeft ons in staat gesteld bepaalde eerder veronderstelde effecten uit te sluiten, zoals het voorverwarmen van hete elektronen."

Een belangrijke uitzondering zijn de koolstofschelpen met hoge dichtheid die tot nu toe een opmerkelijk constant lager compressieniveau vertoonden, onafhankelijk van de omstandigheden van de laseraandrijving, hij zei.

"Het bereiken van ontsteking wordt fundamenteel erkend als een afweging tussen meer energie gekoppeld aan de capsule die efficiëntere hohlraums of een grotere laser vereist, en het verbeteren van het niveau van capsulecompressie, "Zei Landen. "Dus, begrijpen wat de NIF-implosiedatabase ons tot nu toe heeft verteld over compressietrends, aangezien we de laser- en capsuleparameters hebben gevarieerd, leek belangrijk als een eerste stap om verder onderzoek te motiveren om de compressie te verbeteren zonder noodzakelijkerwijs toevlucht te nemen tot een hogere vraag naar laserenergie."

Dit trending-werk maakt deel uit van het verbeteren van het begrip van en het optimaliseren van ICF-implosieprestaties op de zoektocht naar robuuste ontsteking die ook zou kunnen worden toegepast op de direct-drive ICF-database.

Het werk werd uitgevoerd door eerst een eenvoudig analytisch model te valideren voor het niveau van capsulecompressie als functie van verschillende laser- en capsuleparameters door te vergelijken met 1D-simulaties.

Onderzoekers vergeleken vervolgens de schaal van het compressiemodel met alle NIF-cryogene implosies die tot nu toe zijn gemaakt met behulp van een combinatie van bestaande optische, Röntgen- en nucleaire gegevens, dus in wezen een op fysica gefundeerde empirische benadering. Dit vereiste ook het ontwikkelen van benaderende analytische modellen om de verwachte samendrukbaarheid van de implosie te relateren aan het door röntgenstralen aangedreven drukprofiel dat erop wordt toegepast in de hohlraum, zoals gemeten door het NIF VISAR-systeem.

Landen zei dat aangezien koolstofschillen met een hoge dichtheid momenteel de beste neutronenopbrengsten opleveren ondanks de verminderde compressietrends die in dit artikel worden gepresenteerd, onderzoekers hebben zich meer gericht op het testen van op fysica gebaseerde hypothesen zoals hydrodynamische instabiliteiten die leiden tot vermenging tussen de schaal en DT, en tot nu toe niet-geteste schema's voor het verbeteren van de compressie bij implosies van koolstofschalen met hoge dichtheid.