The National Ignition Facility (NIF) has been designed, constructed and has recently begun operation to investigate the ignition of nuclear fusion with a laser with up to 1.8 MJ of energy per pulse. The concept for fusion ignition on the NIF, as first proposed in 1990, was based on an indirectly driven spherical capsule of fuel in a high-Z hohlraum cavity filled with low-Z gas (Lindl et al 2004 Phys. Plasmas11 339). The incident laser energy is converted to x-rays with keV energy on the hohlraums interior wall. The x-rays then impinge on the surface of the capsule, imploding it and producing the fuel conditions needed for ignition. It was recognized at the inception that this approach would potentially be susceptible to scattering of the incident light by the plasma created in the gas and the ablated material in the hohlraum interior. Prior to initial NIF operations, expectations for laser–plasma interaction (LPI) in ignition-scale experiments were based on experimentally benchmarked simulations and models of the plasma effects that had been carried out as part of the original proposal for NIF and expanded during the 13-year design and construction period. The studies developed the understanding of the stimulated Brillouin scatter, stimulated Raman scatter and filamentation that can be driven by the intense beams. These processes produce scatter primarily in both the forward and backward direction, and by both individual beams and collective interaction of multiple beams. Processes such as hot electron production and plasma formation and transport were also studied. The understanding of the processes so developed was the basis for the design and planning of the recent experiments in the ignition campaign at NIF, and not only indicated that the plasma instabilities could be controlled to maximize coupling, but predicted that, for the first time, they would be beneficial in controlling drive symmetry. The understanding is also now a critical component in the worldwide effort to produce a fusion energy source with a laser (Lindl et al 2011 Nucl. Fusion51 094024, Collins et al 2012 Phys. Plasmas19 056308) and has recently received its most critical test yet with the inception of the NIF experiments with ignition-scale indirect-drive targets (Landen et al 2010 Phys. Plasmas17 056301, Edwards et al 2011 Phys. Plasmas18 051003, Glenzer et al 2011 Phys. Rev. Lett.106 085004, Haan et al 2011 Phys. Plasmas18 051001, Landen et al 2011 Phys. Plasmas18 051001, Lindl et al 2011 Nucl. Fusion51 094024). In this paper, the data obtained in the first complete series of coupling experiments in ignition-scale hohlraums is reviewed and compared with the preceding work on the physics of LPIs with the goal of recognizing aspects of our understanding that are confirmed by these experiments and recognizing and motivating areas that need further modeling. Understanding these hohlraum coupling experiments is critical as they are only the first step in a campaign to study indirectly driven implosions under the conditions of ignition by inertial confinement at NIF, and in the near future they are likely to further influence ignition plans and experimental designs.
国立点火施設（NIF）は、1パルスあたり最大1.8 MJのエネルギーを持つレーザーによる核融合点火の研究を目的として設計・建設され、最近運用を開始した。NIFにおける核融合点火の概念は、1990年に初めて提案されたもので、低Zガスで満たされた高Zホールラム空洞内の球状燃料カプセルを間接駆動する方式に基づいている（Lindl et al 2004 Phys. Plasmas 11 339）。入射レーザーエネルギーは、ホールラム内壁においてkeVエネルギーのX線に変換される。その後、X線はカプセル表面に照射され、カプセルを爆縮させ、点火に必要な燃料条件を生成する。この方式は、提案当初から、ホールラム内部のガスおよびアブレーション物質によって生成されたプラズマによる入射光の散乱の影響を受けやすい可能性があることが認識されていた。NIFの初期運転に先立ち、点火スケール実験におけるレーザー・プラズマ相互作用（LPI）の予測は、当初のNIF提案の一部として実施され、その後13年間の設計・建設期間中に拡張された、プラズマ効果の実験的に検証されたシミュレーションとモデルに基づいていた。これらの研究により、強力なビームによって駆動される誘導ブリルアン散乱、誘導ラマン散乱、フィラメンテーションの理解が深められた。これらのプロセスは主に前方および後方の両方向への散乱を生じさせ、個々のビームおよび複数ビームの集団的相互作用の両方によって引き起こされる。さらに、高温電子の生成やプラズマの生成・輸送などのプロセスも研究された。このようにして発展したプロセスの理解は、NIF点火キャンペーンにおける最近の実験の設計と計画の基礎となり、プラズマ不安定性を制御して結合効率を最大化できることを示しただけでなく、初めて駆動対称性の制御において有益であることも予測した。この理解は現在、レーザーによる核融合エネルギー源の生成を目指す世界的な取り組みにおいて重要な要素となっており（Lindl et al 2011 Nucl. Fusion 51 094024、Collins et al 2012 Phys. Plasmas 19 056308）、点火スケールの間接駆動ターゲットを用いたNIF実験の開始により、その最も重要な検証を受けることとなった（Landen et al 2010 Phys. Plasmas 17 056301、Edwards et al 2011 Phys. Plasmas 18 051003、Glenzer et al 2011 Phys. Rev. Lett. 106 085004、Haan et al 2011 Phys. Plasmas 18 051001）。本論文では、点火スケールのホールラムにおける一連の結合実験から得られたデータを概説し、LPIの物理に関する先行研究と比較することを目的とする。その目標は、これらの実験によって確認された理解の側面を認識し、さらなるモデリングが必要な領域を特定して動機づけることである。ホールラム結合実験の理解は、NIFにおける慣性閉じ込めによる点火条件下での間接駆動爆縮を研究するキャンペーンの第一歩に過ぎないが、近い将来、点火計画や実験設計にさらなる影響を与える可能性が高い。