Various gain models have shown the potentially great advantages of fast ignition (FI) inertial confinement fusion (ICF) over its conventional hot spot ignition counterpart (e.g. Atzeni S. 1999 Phys. Plasmas6 3316; Tabak M. et al 2006 Fusion Sci. Technol.49 254). These gain models, however, all assume nearly uniform density fuel assemblies. In contrast, conventional ICF implosions yield hollowed fuel assemblies with a high-density shell of fuel surrounding a low-density, high-pressure hot spot. Hence, to realize fully the advantages of FI, an alternative implosion design must be found which yields nearly isochoric fuel assemblies without substantial hot spots. Here, it is shown that a self-similar spherical implosion of the type originally studied by Guderley (1942 Luftfahrtforschung19 302) may be employed to yield precisely such quasi-isochoric imploded states. The difficulty remains, however, of accessing these self-similarly imploding configurations from initial conditions representing an actual ICF target, namely a uniform, solid-density shell at rest. Furthermore, these specialized implosions must be realized for practicable drive parameters and at the scales and energies of interest in ICF. A direct-drive implosion scheme is presented which meets all of these requirements and reaches a nearly isochoric assembled density of 300 g cm−3 and areal density of 2.4 g cm−2 using 485 kJ of laser energy.
様々な利得モデルは、高速点火（FI）慣性核融合（ICF）が従来のホットスポット点火方式に対して潜在的に大きな利点を持つことを示してきた（例：Atzeni S. 1999 Phys. Plasmas6 3316; Tabak M. et al 2006 Fusion Sci. Technol.49 254）。しかし、これらの利得モデルはすべて、ほぼ一様な密度の燃料アセンブリを仮定している。対照的に、従来のICF爆縮は、高密度の燃料シェルが低密度・高圧のホットスポットを取り囲む中空の燃料アセンブリを生じる。したがって、FIの利点を完全に実現するには、実質的なホットスポットを伴わずにほぼ等密度（等容積）の燃料アセンブリを生じる代替の爆縮設計を見つけなければならない。ここでは、元々Guderley（1942 Luftfahrtforschung19 302）によって研究されたタイプの自己相似球爆縮を用いて、まさにそのような準等容積の爆縮状態を生じ得ることが示される。しかし、実際のICFターゲットを表す初期条件、すなわち静止した一様な固体密度シェルから、これらの自己相似爆縮配置に到達することは依然として困難である。さらに、これらの特殊な爆縮は、実用的な駆動パラメータ、ならびにICFに関心のあるスケールおよびエネルギーで実現されなければならない。これらの要件をすべて満たし、485 kJのレーザーエネルギーを用いて、ほぼ等容積のアセンブリ密度300 g cm−3および面密度2.4 g cm−2に達する直接駆動爆縮方式が提示される。