A simple 3D dynamic model for inertial confinement fusion (ICF) implosions has been developed and used to assess the impacts of low-mode asymmetry, aneurysms and mix-induced radiative loss on capsule performance across ICF platforms. The model, while benchmarked against radiation hydrodynamics simulations, benefits from simplicity and speed to allow rapid assessment of possible sources of degradation as well as to help build intuition about the relative importance of different effects. Degradations in the model result from 3D areal density perturbations that grow under deceleration from a radial stagnation flow, resulting in reduced convergence, stagnation pressure and temperature. When available, experimental data are used as input to seed 3D perturbations in the model so that the actual observed hotspot and shell areal density asymmetry at stagnation, as well as the radiation loss increase from mix impurities, are accurately reproduced. This model is applied to a broad set of implosion data from the NIF and Omega, including examples from both indirect drive and direct drive. The model matches most experimental observables and explains major performance degradation mechanisms which can result in 30–100-fold reductions in yield. We examine a modified ignition criterion that accounts for the increase in expansion work, due to the presence of 3D perturbations and loss-of-confinement in thin regions of the shell.
慣性核融合(ICF)爆縮のための簡易3次元動的モデルを開発し、低モード非対称性、動脈瘤、および混合による放射損失がICF性能に及ぼす影響を評価するために使用した。このモデルは、放射流体力学シミュレーションに対してベンチマークされているが、その簡便性と高速性により、考えられる劣化要因の迅速な評価と、異なる効果の相対的重要性に関する直感的理解の構築を可能にする。モデルにおける劣化は、径方向の減速流中で成長する3次元面密度摂動に起因し、その結果、収束度、 stagnation 圧力、および温度が低下する。利用可能な場合、実験データをモデルに入力して3次元摂動をシードし、stagnation 時における実際に観測されたホットスポットおよびシェルの面密度非対称性と、混合不純物による放射損失の増加を正確に再現する。このモデルは、NIF および Omega における間接駆動と直接駆動の両方の例を含む広範な爆縮データセットに適用される。モデルはほとんどの実験的観測量と一致し、収量の30〜100倍の低減をもたらす主要な性能劣化メカニズムを説明する。さらに、シェルの薄い領域における3次元摂動と閉じ込め損失の存在による膨張仕事の増加を考慮した修正点火条件を検討する。