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Efficiency and symmetry of heavy ion driven inertial fusion hohlraum targets

K H Kang, N A Tahir, J A Maruhn1996年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

High conversion efficiency, a high degree of radiation symmetry and a large transfer efficiency onto the capsule surface are among the most important issues associated with an indirect drive inertial fusion scheme. These problems are interrelated and it is possible that when we try to improve one of these factors, the others might be affected in an adverse manner. For example, by using a sufficiently large hohlraum-to-capsule radii ratio (of the order of 4 - 5), or by keeping this ratio reasonably small (of the order of 3) and introducing an appropriate number of radiation shields at suitable locations in the hohlraum, a very high degree of symmetry (of the order of 99%) may be achieved, but the transfer efficiency may become as low as 15% or even less. It is therefore extremely important to optimize these effects simultaneously to design an efficient indirect drive target. In this paper we study the above problems in a self-consistent manner using two-dimensional numerical simulation. The problem considered is three-dimensional with an axial symmetry. The hohlraum is an ellipsoid made of solid gold with a spherical capsule at the centre. Two identical cylindrical converters made of low-density solid gold are placed symmetrically around the capsule. In addition, a number of radiation shields have been placed at appropriate places inside the hohlraum. It has been found that this design leads to an 80 - 90% conversion efficiency, 15 - 20% transfer efficiency and symmetry of the radiation field.

日本語訳

高変換効率、高い放射対称性、およびキャプセルへの大きな伝達効率は、間接駆動慣性核融合方式に関連する最も重要な問題の一部である。これらの問題は相互に関連しており、これらの因子の一つを改善しようとすると、他の因子が悪影響を受ける可能性がある。例えば、十分に大きなホーラム対キャプセル半径比(約4〜5)を用いるか、この比を合理的に小さく保ち(約3)、ホーラム内の適切な位置に適切な数の放射シールドを導入することにより、非常に高い対称性(約99%)を達成できるが、伝達効率は15%以下に低下する可能性がある。したがって、効率的な間接駆動ターゲットを設計するためには、これらの効果を同時に最適化することが極めて重要である。本論文では、上記の問題を自己無撞着な方法で二次元数値シミュレーションを用いて研究する。検討する問題は、軸対称性を有する三次元問題である。ホーラムは、中心に球形キャプセルを有する固体金で作られた楕円体である。2つの同一の低密度固体金製コンバーターがキャプセルの周囲に対称に配置されている。さらに、ホーラム内部の適切な位置に複数の放射シールドが配置されている。この設計により、80〜90%の変換効率、15〜20%の伝達効率、および放射場の対称性が達成されることが見出された。

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Inertial confinement fusion
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