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Suppression of the Rayleigh–Taylor instability and its implication for the impact ignition

H Azechi, H Shiraga, M Nakai, K Shigemori, S Fujioka, T Sakaiya, Y Tamari, K Ohtani, M Murakami, A Sunahara2004年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The Rayleigh–Taylor (RT) instability with material ablation through an unstable interface is the key physics that determines the success or failure of inertial fusion energy (IFE) generation, as the RT instability potentially quenches ignition and burn by disintegrating the IFE target. We present two suppression schemes of the RT growth without significant degradation of the target density. The first scheme is to generate a double ablation structure in high-Z doped plastic targets. In addition to the electron ablation surface, a new ablation surface is created by x-ray radiation from the high-Z ions. Contrary to the previous thought, the electron ablation surface is almost completely stabilized by extremely high flow velocity. On the other hand, the RT instability on the radiative ablation surface is significantly moderated. The second is to enhance the nonlocal nature of the electron heat transport by illuminating the target with long wavelength laser light, whereas the high ablation pressure is generated by irradiating with short wavelength laser light. The significant suppression of the RT instability may increase the possibility of impact ignition which uses a high-velocity fuel colliding with a preformed main fuel.

日本語訳

レイリー・テイラー(RT)不安定性と、不安定界面を通じた材料のアブレーションは、慣性核融合エネルギー(IFE)生成の成否を決定づける主要な物理現象である。なぜなら、RT不安定性はIFEターゲットを崩壊させることにより、点火および燃焼を潜在的に阻害するからである。我々は、ターゲット密度を大きく低下させることなくRT成長を抑制する2つのスキームを提示する。第1のスキームは、高Zドーププラスチックターゲットにおいて二重アブレーション構造を生成するものである。電子アブレーション表面に加えて、高ZイオンからのX線放射により新たなアブレーション表面が形成される。従来の考えに反して、電子アブレーション表面は極めて高い流れ速度によりほぼ完全に安定化される。一方、放射アブレーション表面上のRT不安定性は大幅に緩和される。第2のスキームは、長波長レーザー光によるターゲット照射を通じて電子熱輸送の非局所性を強化する一方、高アブレーション圧力は短波長レーザー光による照射で生成するものである。RT不安定性の顕著な抑制は、予備形成された主燃料に高速燃料が衝突するインパクト点火の実現可能性を高める可能性がある。

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IgnitionRayleigh-Taylor instability
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