A review of the physical basis for the numerical fluid simulation of a large class of laser fusion experiments and of related physics issues is presented. The main emphasis is on processes relevant to the description of the direct-drive approach, employing moderate intensity, short wavelength laser pulses. The rationale for the use of fluid models, and for several simplifications of the resulting MHD equations is addressed with some details. The relevant atomic physics modeling is discussed in connection with the peculiar density-temperature range of laser fusion experiments. Models for the transport of radiation, suprathermal charged particles and neutrons, as well as for laser-matter interaction, are reviewed. A brief survey is also given of the main laser fusion codes. A survey of selected applications of fluid codes to 'model problems' of particular physical aspects of laser fusion, to the simulation of present experiments, and to the design of reactor-size targets is then presented. It is concluded that the basic physical modeling employed by state-of-the-art fluid codes seems to be adequate to the simulation of the class of experiments of interest, as well as to the overall target design. Indeed, results of experiments that are not dominated by fluid instabilities are simulated quite satisfactorily. Also, 2-D simulations have allowed for the first quantitative studies of several fluid instabilities, as well as of the effects of large scale-length non-uniform irradiation. Great progress is instead still needed to perform detailed multi-dimensional simulations capable of dealing simultaneously and self-consistently with both short and large scale-length perturbations.
レーザー核融合実験の広いクラスと関連する物理問題の数値流体シミュレーションの物理的基礎に関するレビューを提示する。主な焦点は、中程度の強度・短波長レーザーパルスを用いる直接駆動方式の記述に関連する過程に置かれる。流体モデルの採用根拠と、得られるMHD方程式のいくつかの簡略化について、詳細にある程度立ち入って論じる。関連する原子物理モデリングは、レーザー核融合実験特有の密度・温度領域との関連で考察する。放射輸送、超熱的荷電粒子、中性子のモデル、ならびにレーザーと物質の相互作用のモデルについてレビューする。主要なレーザー核融合コードの簡潔な概観も与える。さらに、レーザー核融合の特定の物理的側面に関する「モデル問題」への流体コードの適用例、現在の実験のシミュレーション、および炉規模ターゲットの設計への適用例の概観を示す。結論として、最先端の流体コードで採用されている基本的な物理モデリングは、対象とする実験のクラスおよび全体のターゲット設計に対して適切であると思われる。実際、流体不安定性に支配されない実験結果は極めて満足にシミュレートされている。また、2次元シミュレーションにより、いくつかの流体不安定性と、大規模なスケール長の非一様照射の効果に関する初の定量的研究が可能となった。一方で、短スケール長と長スケール長の摂動の両方に同時かつ自己無撞着に対処できる詳細な多次元シミュレーションを実行するには、依然として大きな進展が必要である。