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Direct-drive inertial confinement fusion research at the Laboratory for Laser Energetics: charting the path to thermonuclear ignition

R.L. McCrory, S.P. Regan, S.J. Loucks, D.D. Meyerhofer, S. Skupsky, R. Betti, T.R. Boehly, R.S. Craxton, T.J.B. Collins, J.A. Delettrez2005年被引用 26Nuclear FusionIF 3出版社

Significant theoretical and experimental progress continues to be made at the University of Rochester's Laboratory for Laser Energetics (LLE), charting the path to direct-drive inertial confinement fusion (ICF) ignition. Direct drive offers the potential for higher-gain implosions than x-ray drive and is a leading candidate for an inertial fusion energy power plant. LLE's direct-drive ICF ignition target designs for the National Ignition Facility (NIF) are based on hot-spot ignition. A cryogenic target with a spherical DT-ice layer, within or without a foam matrix, enclosed by a thin plastic shell, will be directly irradiated with ∼1.5 MJ of laser energy. Cryogenic and plastic/foam (surrogate-cryogenic) targets that are hydrodynamically scaled from these ignition target designs are imploded on the 60-beam, 30 kJ, UV OMEGA laser system to validate the key target physics issues, including energy coupling, hydrodynamic instabilities and implosion symmetry. Prospects for direct-drive ignition on the NIF are extremely favourable, even while it is in its x-ray-drive irradiation configuration, with the development of the polar-direct-drive concept. A high-energy petawatt capability is being constructed at LLE next to the existing 60-beam OMEGA compression facility. This OMEGA EP (extended performance) laser will add two short-pulse, 2.6 kJ beams to the OMEGA laser system to backlight direct-drive ICF implosions and study fast-ignition physics with focused intensities up to 6 × 1020 W cm−2.

日本語訳

ロチェスター大学レーザーエネルギー研究所(LLE)では、直接駆動慣性核融合(ICF)点火への道筋を描く、重要な理論的・実験的進展が引き続き達成されている。直接駆動は、X線駆動よりも高い利得の爆縮を実現する可能性を有し、慣性核融合エネルギーパワープラントの有力な候補方式である。LLEの国立点火施設(NIF)向け直接駆動ICF点火ターゲット設計は、ホットスポット点火に基づいている。球状DT氷層を有する低温ターゲット(フォームマトリックスを伴う場合と伴わない場合がある)を薄いプラスチックシェルで封入し、約1.5 MJのレーザーエネルギーで直接照射する。これらの点火ターゲット設計から流体力学的にスケーリングされた低温ターゲットおよびプラスチック/フォーム(代替低温)ターゲットは、60ビーム、30 kJ、UV OMEGAレーザーシステムにおいて爆縮実験が行われ、エネルギー結合、流体力学的不安定性、爆縮対称性などの主要なターゲット物理の課題が検証されている。NIFにおける直接駆動点火の見通しは、X線駆動照射構成にある間でも、極めて有望であり、偏極直接駆動(polar-direct-drive)の概念の開発によってさらに強化されている。LLEでは、既存の60ビームOMEGA圧縮施設に隣接して、高エネルギーペタワット装置の建設が進められている。このOMEGA EP(extended performance)レーザーは、2本の短パルス、2.6 kJビームをOMEGAレーザーシステムに追加し、直接駆動ICF爆縮のバックライト照明と、6 × 10²⁰ W cm⁻²までの集光強度による高速点火物理の研究を可能にする。

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Inertial confinement fusionIgnition
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