AbstractThe chamber walls in inertial fusion energy (IFE) reactors are exposed to harsh conditions following each target implosion. Key issues of the cyclic IFE operation include intense photon and ion deposition, wall thermal and hydrodynamic evolution, wall erosion and fatigue lifetime, and chamber clearing and evacuation to ensure desirable conditions prior to next target implosion. Several methods for wall protection have been proposed in the past, each having its own advantages and disadvantages. These methods include use of solid bare walls, gas-filled cavities, and liquid walls/jets. Detailed models have been developed for reflected laser light, emitted photons, and target debris deposition and interaction with chamber components and have been implemented in the comprehensive HEIGHTS software package. The focus of this study is to critically assess the reliability and the dynamic response of chamber walls in IFE systems. Of particular concern is the effect on wall erosion lifetime due to various erosion mechanisms, such as vaporization, chemical and physical sputtering, melt/liquid splashing and explosive erosion, and fragmentation of liquid walls.
慣性核融合エネルギー（IFE）炉のチャンバー壁は、各ターゲット爆縮後に過酷な条件にさらされる。周期的IFE運転における主要な課題には、強烈な光子およびイオン堆積、壁の熱的・流体力学的進化、壁の侵食と疲労寿命、ならびに次のターゲット爆縮前に望ましい条件を確保するためのチャンバー浄化および排気が含まれる。壁保護のためのいくつかの方法がこれまでに提案されており、それぞれに長所と短所がある。これらの方法には、固体の裸壁、ガス充填キャビティ、液体壁／液体ジェットの使用が含まれる。反射レーザー光、放出光子、ターゲットデブリの堆積とチャンバー構成要素との相互作用に関する詳細なモデルが開発され、包括的なHEIGHTSソフトウェアパッケージに実装されている。本研究の焦点は、IFEシステムにおけるチャンバー壁の信頼性と動的応答を批判的に評価することである。特に重要なのは、蒸発、物理的・化学的スパッタリング、溶融／液体飛沫、爆発的侵食、液体壁の断片化などの様々な侵食メカニズムによる壁の侵食寿命への影響である。