Sandia National Laboratories is developing a combination of experimental and theoretical capabilities useful for the study of fast ignition physics. Pulsed power machines such as the present Z machine have demonstrated the ability to drive inertial fusion implosions. The Z-beamlet laser is currently being used to create multi-kiloelectronvolts photons for backlighting, which can be used to diagnose the compression of deuterium/tritium to high densities. A high-energy petawatt capability is presently being added to the Z-beamlet to extend the backlighting x-ray energy up to 10–50 keV and to enable integrated fast ignition experiments. We are also developing a capability to implode capsules filled with liquid deuterium/tritium, which avoids the stringent temperature control required for β-layered capsules.In preparation for such experiments, the theory group at Sandia is modelling various aspects of fast ignition physics. Numerical simulations of laser/plasma interaction, electron transport and ion generation are being performed. Simulations of the compression of deuterium/tritium fuel in various geometries are being performed. Analytic and numerical modelling has been performed to determine the conditions required for fast ignition breakeven scaling. These results indicate that breakeven will require about 5% of the laser energy needed for ignition and might be an achievable goal with an upgraded Z-beamlet laser in short pulse mode.
サンディア国立研究所は、高速点火物理の研究に有用な実験的・理論的能力の組み合わせを開発中である。現在のZマシンなどのパルスパワー装置は、慣性核融合爆縮を駆動する能力を実証してきた。Zビームレットレーザーは現在、バックライティング用の多キロ電子ボルト光子を生成するために使用されており、これを用いて重水素/トリチウムの高密度への圧縮を診断することができる。高エネルギーペタワット能力が現在Zビームレットに追加されており、バックライティングX線エネルギーを10〜50 keVまで拡張し、統合高速点火実験を可能にしている。また、液体重水素/トリチウムを充填したキャプセルの爆縮能力も開発中であり、これによりβ層キャプセルに必要な厳密な温度制御が不要となる。このような実験に備えて、サンディアの理論グループは高速点火物理のさまざまな側面をモデル化している。レーザー/プラズマ相互作用、電子輸送、イオン生成の数値シミュレーションが実施されている。さまざまな幾何学形状における重水素/トリチウム燃料の圧縮シミュレーションが実施されている。高速点火ブレークイーブンスケーリングに必要な条件を決定するための解析的・数値的モデリングが実施されてきた。これらの結果は、ブレークイーブンには点火に必要なレーザーエネルギーの約5%が必要であり、短パルスモードのアップグレード版Zビームレットレーザーで達成可能な目標であることを示している。