Micro-jets generated by defects in inertial confinement fusion (ICF) capsules are widely recognized as a primary cause of implosion performance degradation. However, the inherent three-dimensional (3D) and nonlinear nature of these defects presents significant challenges for detailed investigation of their evolution. This study examines the impact of various low-density defect geometries in ICF capsules using a simplified 3D planar model. Compared to spherical defects of equivalent size and position, cylindrical defects exhibit stronger interactions with the ablation front following shock wave transmission, leading to greater perturbation growth. In contrast, The 3D vortex ring produced by shock interactions with spherical defects propagates significantly faster than the vortex pair formed by cylindrical defects. This accelerated inward material transport by the vortex ring can result in a counterintuitive effect: smaller ablation front perturbations, yet an increased risk of implosion performance degradation. The vorticity and enstrophy transport analyses demonstrate that baroclinic generation and subsequent compressional amplification of vorticity occur in both cylindrical and spherical defects. Notably, the unique vortex stretching associated with spherical geometries is identified as the dominant driver behind the enhanced propagation speed of vortex rings. These findings provide a mechanistic explanation for the additional sources of decompression observed in ICF implosions.
慣性核融合（ICF）カプセル中の欠陥によって生成されるマイクロジェットは、爆縮性能劣化の主因として広く認識されている。しかしながら、これらの欠陥の固有の三次元（3D）かつ非線形的な性質は、その進化の詳細な調査に重大な困難をもたらす。本研究は、簡略化された3D平面モデルを用いて、ICFカプセルにおける様々な低密度欠陥形状の影響を調査する。同等の大きさと位置を持つ球状欠陥と比較して、円筒状欠陥は衝撃波透過後のアブレーション前面とのより強い相互作用を示し、より大きな摂動成長をもたらす。対照的に、球状欠陥との衝撃波相互作用によって生成される3D渦輪は、円筒状欠陥によって形成される渦対よりも著しく速く伝播する。渦輪によるこの加速された内向きの物質輸送は、直感に反する効果をもたらす可能性がある：アブレーション前面の摂動は小さくなる一方で、爆縮性能劣化のリスクが増大する。渦度およびエンストロフィー輸送解析は、傾圧生成とそれに続く渦度の圧縮増幅が、円筒状および球状欠陥の両方で発生することを示す。注目すべきことに、球状形状に関連する独自の渦伸長が、渦輪の強化された伝播速度の背後にある主要な要因として特定される。これらの発見は、ICF爆縮において観察される追加の減圧源の機構的説明を提供する。