Current capsule implosions at the National Ignition Facility (NIF) using high-density-carbon ablators and laser energies close to 2 MJ have shown neutron yields in excess of 50 kJ. Improving on this performance requires understanding of the different degradation mechanisms. For many NIF implosions, nuclear diagnostic signatures have inferred residual hot-spot velocities that correlate with fuel areal density variations consistent with a low-order mode-1 asymmetry. A current working hypothesis attributes these asymmetries to a combination of beam to beam variations in the laser delivery and possibly coupling to target features, such as the diagnostic holes needed for x-ray imaging. Recently, a new source has been identified, thickness variation in the ablator shell. To gain better understanding and eventually mitigate the causes of asymmetries, 3D integrated simulations using the actual delivered laser powers are needed. To capture the effect of the diagnostic holes (DHs) using direct numerical simulation would require significantly large computational resources. Instead, our 3D simulations make use of a subgrid model developed using highly-resolved 2D simulations that include several details of the DH engineering complexity. Simulations of NIF shots using hohlraums without DHs, to isolate the effect of beam-to-beam variations, reproduce fairly well the observed nuclear diagnostic signatures. Similarly, reasonable agreement between data and simulations is also obtained in the presence of diagnostic holes. To account for the remaining discrepancies a sensitivity study of ablator thickness variation showed that 1% thickness asymmetries are comparable in effect to 1% peak drive mode-1 asymmetries. Additionally, this study identified sensitivity to variations in the imbedded doped layer (needed to shield the DT ice from the high energy x-rays generated in the hohlraum) thickness even when the inner and outer surface of the ablator are perfectly spherical.
現在、国立点火施設（NIF）における高密度炭素アブレータと約2 MJのレーザーエネルギーを用いたキャプセル爆縮では、50 kJを超える中性子収量が示されています。この性能を向上させるには、さまざまな劣化メカニズムの理解が必要です。多くのNIF爆縮において、核診断シグネチャは、低次モード1非対称性と整合する燃料面密度の変動と相関する残留ホットスポット速度を推測させています。現在の作業仮説では、これらの非対称性は、レーザー照射におけるビーム間変動と、X線イメージングに必要な診断ホールなどのターゲット特徴部との結合に起因するとされています。最近、アブレータシェルの厚さ変動という新たな原因が特定されました。非対称性の原因をより深く理解し、最終的に緩和するには、実際の照射レーザーパワーを用いた3D統合シミュレーションが必要です。診断ホール（DH）の効果を直接数値シミュレーションで捉えるには、非常に大きな計算リソースが必要となります。その代わりに、当社の3Dシミュレーションでは、DHの工学的複雑性の詳細を多数含む高解像度2Dシミュレーションを用いて開発されたサブグリッドモデルを利用しています。ビーム間変動の効果を分離するために診断ホールのないホーラムを用いたNIFショットのシミュレーションは、観測された核診断シグネチャをかなり良好に再現しています。同様に、診断ホールが存在する場合でも、データとシミュレーションの間に合理的な一致が得られています。残る不一致を説明するために実施したアブレータ厚さ変動の感度研究では、1%の厚さ非対称性が、1%のピーク駆動モード1非対称性と同等の効果を持つことが示されました。さらに、この研究では、アブレータの内外面が完全に球状である場合でも、ホーラム内で生成される高エネルギーX線からDT氷を遮蔽するために埋め込まれたドープ層の厚さに対する感度が特定されました。