Multi-species transport of plasma ions across an initial interface between DT and CH is shown to exhibit self-similar species density profiles under 1D isobaric conditions. Results using transport theory from recent studies and using a Maxwell–Stephan multi-species approximation are found to be in good agreement for the self-similar mix profiles of the four ions under isothermal and isobaric conditions. The individual ion species mass flux and molar flux profile results through the mixing layer are examined using transport theory. The sum over species mass flux is confirmed to be zero as required, and the sum over species molar flux is related to a local velocity divergence needed to maintain pressure equilibrium during the transport process. The light ion species mass fluxes are dominated by the diagonal coefficients of the diffusion transport matrix, while for the heaviest ion species (C in this case), the ion flux with only the diagonal term is reduced by about a factor two from that using the full diffusion matrix, implying the heavy species moves more by frictional collisions with the lighter species than by its own gradient force. Temperature gradient forces were examined by comparing profile results with and without imposing constant temperature gradients chosen to be of realistic magnitude for ICF experimental conditions at a fuel-capsule interface (10 μm scale length or greater). The temperature gradients clearly modify the relative concentrations of the ions, for example near the fuel center, however the mixing across the fuel-capsule interface appears to be minimally influenced by the temperature gradient forces within the expected compression and burn time. Discussion considers the application of the self-similar profiles to specific conditions in ICF.
多種イオン種のプラズマ輸送が、DT間の初期界面を横切る際に、1次元等圧条件下で自己相似的な種密度プロファイルを示すことが実証された。最近の研究による輸送理論と、Maxwell–Stefanの多種近似を用いた結果は、等温・等圧条件下における4種のイオンの自己相似混合プロファイルについて良好な一致を示す。混合層を通る個々のイオン種の質量流束およびモル流束プロファイルの結果を、輸送理論を用いて検討した。種の質量流束の総和は、要求どおりゼロになることが確認され、種のモル流束の総和は、輸送過程における圧力平衡を維持するために必要な局所的な速度発散と関連づけられる。軽イオン種の質量流束は拡散輸送行列の対角係数によって支配される一方、最も重いイオン種（この場合はC）については、対角項のみを用いたイオン流束は、完全な拡散行列を用いた場合と比較して約2倍に減少し、重い種は自身の勾配力よりも軽い種との摩擦衝突によってより多く移動することを示唆している。温度勾配力は、燃料-キャプセル界面（10 μmスケール以上）におけるICF実験条件に対して現実的な大きさの一定温度勾配を課した場合と課さない場合のプロファイル結果を比較することによって検討された。温度勾配は、例えば燃料中心付近でのイオンの相対濃度を明確に変化させるが、燃料-キャプセル界面を横切る混合は、予想される圧縮・燃焼時間内では温度勾配力による影響をほとんど受けないように見える。考察では、これらの自己相似プロファイルをICFの特定条件へ適用することについて論じる。