Recently, a European collaboration has proposed the High Power Laser Energy Research (HiPER) facility, with the primary goal of demonstrating laser driven inertial fusion fast ignition. HiPER is expected to provide 250 kJ in multiple, 3ω (wavelength λ = 0.35 µm), nanosecond beams for compression and 70 kJ in 10–20 ps, 2ω beams for ignition. The baseline approach is fast ignition by laser-accelerated fast electrons; cones are considered as a means to maximize ignition laser–fuel coupling. Earlier studies led to the identification of an all-DT shell, with a total mass of about 0.6 mg as a reference target concept. The HiPER main pulse can compress the fuel to a peak density above 500 g cm−3 and an areal density ρR of about 1.5 g cm−2. Ignition of the compressed fuel requires that relativistic electrons deposit about 20 kJ in a volume of radius of about 15 µm and a depth of less than 1.2 g cm−2. The ignited target releases about 13 MJ. In this paper, additional analyses of this target are reported. An optimal irradiation pattern has been identified. The effects on fuel compression of the low-mode irradiation non-uniformities have been studied by 2D simulations and an analytical model. The scaling of the electron beam energy required for ignition (versus electron kinetic energy) has been determined by 2D fluid simulations including a 3D Monte Carlo treatment of relativistic electrons, and agrees with a simple model. Integrated simulations show that beam-induced magnetic fields can reduce beam divergence. As an alternative scheme, shock ignition is studied. 2D simulations have addressed optimization of shock timing and absorbed power, means to increase laser absorption efficiency and the interaction of the igniting shocks with a deformed fuel shell.
最近、欧州の共同研究グループは高出力レーザーエネルギー研究（HiPER）施設を提案しており、その主目的はレーザー駆動慣性核融合高速点火を実証することである。HiPERは、圧縮用に複数の3ω（波長λ = 0.35 µm）ナノ秒ビームで250 kJ、点火用に10–20 psの2ωビームで70 kJを提供することが期待されている。基本方針は、レーザー加速された高速電子による高速点火である。コーンは、点火レーザーと燃料の結合を最大化する手段として検討されている。これまでの研究により、全質量約0.6 mgの全DTシェルが参照ターゲット概念として特定された。HiPERメインパルスは、燃料を500 g cm−3を超えるピーク密度と約1.5 g cm−2の面密度ρRまで圧縮できる。圧縮燃料の点火には、相対論的電子が半径約15 µm、深さ1.2 g cm−2未満の体積に約20 kJを付与することが必要である。点火されたターゲットは約13 MJを放出する。本論文では、このターゲットの追加解析を報告する。最適な照射パターンが特定された。低モード照射不均一性が燃料圧縮に及ぼす影響は、2Dシミュレーションと解析モデルによって研究された。点火に必要な電子ビームエネルギーの（電子運動エネルギーに対する）スケーリングは、相対論的電子の3Dモンテカルロ処理を含む2D流体シミュレーションによって決定され、単純なモデルと一致する。統合シミュレーションは、ビーム誘起磁場がビーム発散を低減できることを示している。代替方式として、衝撃波点火が研究されている。2Dシミュレーションは、衝撃波タイミングと吸収パワーの最適化、レーザー吸収効率を高める手段、および点火衝撃波と変形した燃料シェルとの相互作用を扱った。