To achieve ignition in a laboratory via inertial confinement fusion, a spherical capsule containing a frozen layer of deuterium and tritium (DT) fuel will be imploded on an MJ-class laser facility. However, if pure deuterium fuel can be used in place of DT fuel for tuning shots, we may speed up the process of ignition experiments while maintaining the surrogacy by significantly reducing the level of radioactivity. Unfortunately, it has long been assumed that neither the approach of symmetrical infrared irradiation used in the Omega direct-drive experiments nor the method of beta-layering used in the NIF experiments can be used to smooth the D layered capsule in cylindrical hohlraums. The difficulty in smoothing the D ice layer prevents us from taking advantage of cryogenic D-layered capsules in indirect-drive experiments. In this work, we established a procedure to form a uniform D-ice layer for capsules held in cylindrical hohlraums and carried out indirect-drive cryogenic D-layered implosion experiments using a squared laser pulse on the Shenguang Laser Facility in China. The quality of the D ice layer is characterized by phase-contrast imaging. The root-mean-square of the power spectrum in modes 2–100 is about 2.2 μm. The implosion performance of the D-layered capsules is close to the prediction of one-dimensional simulations. The measured neutron yield and areal fuel density are 1.2 × 1011 and 80 mg cm−2, respectively.
慣性閉じ込め核融合によって実験室で点火を達成するためには、重水素とトリチウム(DT)燃料の凍結層を有する球形カプセルがMJ級レーザー施設で爆縮されることになる。しかしながら、調整用ショットにDT燃料の代わりに純重水素燃料を用いることができれば、放射能のレベルを大幅に低減することによって、代理性を維持しつつ点火実験のプロセスを加速できるかもしれない。残念ながら、Omega直接駆動実験で使用される対称赤外線照射の手法も、NIF実験で使用されるベータレイヤリング法も、円筒ホーラム内のD層カプセルを平滑化するために使用できないと長い間想定されてきた。D氷層の平滑化の困難さは、間接駆動実験において極低温D層カプセルの利点を活用することを妨げている。本研究では、円筒ホーラム内に保持されたカプセルに対して均一なD氷層を形成する手順を確立し、中国のShenguangレーザー施設において矩形レーザーパルスを用いた間接駆動極低温D層爆縮実験を実施した。D氷層の品質は位相コントラストイメージングによって特徴付けられる。モード2〜100のパワースペクトルの二乗平均平方根は約2.2 μmである。D層カプセルの爆縮性能は一次元シミュレーションの予測に近い。測定された中性子収量と燃料面密度は、それぞれ1.2 × 10¹¹ と 80 mg cm⁻² である。