The control of Rayleigh–Taylor instability (RTI) in target implosion compression is a classical problem in laser-driven inertial confinement fusion (ICF). Modeling the evolution of RTI by using high-dimensional radiation hydrodynamics simulations requires significant computational resources. In this paper, we present a novel approach to evaluate and predict the growth of RTI in direct-driven ICF. The target implosion velocities and accelerations at critical moments are derived according to the laser profiles and the target structures by the hydro-equivalent analysis and spherical ablation theory, combined with the adiabat from the one-dimensional simulation. Then, combining with the nonlinear RTI theory, the RT spikes penetration ratio is used to evaluate the integrity of the target. The most stable laser profile and target structure design can be quickly selected and the development of RTI is verified in the two-dimensional radiation hydrodynamics simulation. The results show that the areal density is increased by 68.2% by applying the most stable laser profile and target structure design compared with that of the initial case. These findings have significant implications for enhancing direct-drive ICF instability control.
ターゲット爆縮圧縮におけるレイリー・テイラー不安定性(RTI)の制御は、レーザー駆動慣性閉じ込め核融合(ICF)における古典的な問題である。高次元放射流体力学シミュレーションを用いてRTIの進展をモデル化することは、多大な計算リソースを必要とする。本論文では、直接駆動ICFにおけるRTIの成長を評価・予測するための新しい手法を提示する。臨界時点でのターゲット爆縮速度と加速度は、レーザープロファイルとターゲット構造に基づき、流体等価解析と球状アブレーション理論、および一次元シミュレーションから得られた断熱線と組み合わせて導出される。次に、非線形RTI理論と組み合わせて、RTスパイク侵入率を用いてターゲットの完全性を評価する。最も安定なレーザープロファイルとターゲット構造設計を迅速に選択することができ、RTIの進展は二次元放射流体力学シミュレーションで検証される。結果は、最も安定なレーザープロファイルとターゲット構造設計を適用することで、初期の場合と比較して面密度が68.2%増加することを示している。これらの発見は、直接駆動ICFの不安定性制御の強化に重要な意味を持つ。