FusionPapers
図版検索wiki日本の研究
© 2026 FUSIONPAPERS
About法務情報
トップに戻る

Improving the implosion performance by using tungsten cones for the double-cone-ignition scheme

Bihao Xu, Xiaohu Yang, Xuanyu Chen, Wei Xiong, Bo Zeng, Ze Li, Guobo Zhang, Hanghang Ma, Yanyun Ma, Jie Zhang2026年8月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

In the experimental campaigns of the double-cone ignition (DCI) scheme, gold cones were employed because of the well-established fabrication techniques. However, the intense M-band radiation from interaction between imploding laser irradiation and the gold cones could cause preheating and high-Z mixing problems of the colliding plasma. Here we propose tungsten as an alternative substitute and evaluate its performance under DCI-relevant extreme conditions. The results show that under extreme high pressures ( GPa), the dynamical responses of tungsten and gold cones are comparable. Nevertheless, tungsten exhibits distinctly different radiative behaviors, with a notably lower laser-to-radiation conversion, lower M-band yield, a softer radiation spectrum, and reduced penetration into the ablating CH shells. These characteristics therefore lead to a substantially lower radiation ablation rate. Full-process 2D simulations further confirm that tungsten cones effectively suppress high-Z mixing and produce a cleaner, denser fuel assembly. This study demonstrates that radiative properties govern material behaviors in high-energy-density regimes, and verifies that the tungsten cones could be a viable substitute for gold in DCI, providing a theoretical basis for material selection in similar systems.

日本語訳

ダブルコーン点火(DCI)方式の実験キャンペーンでは、確立された作製技術のために金コーンが使用された。しかし、爆縮レーザー照射と金コーンとの相互作用からの強いMバンド放射は、衝突プラズマの予熱と高Z混合の問題を引き起こす可能性がある。ここでは、代替材料としてタングステンを提案し、DCIに関連する極限条件下でのその性能を評価する。結果は、極限高圧力( GPa)下では、タングステンと金コーンの動的応答が同等であることを示している。それにもかかわらず、タングステンは明らかに異なる放射挙動を示し、レーザーから放射への変換が著しく低く、Mバンド収量が低く、放射スペクトルがより軟らかく、アブレーション中のCHシェルへの浸透が減少する。これらの特性は、結果として放射アブレーション率を大幅に低下させる。全過程2Dシミュレーションは、タングステンコーンが高Z混合を効果的に抑制し、よりクリーンで高密度な燃料アセンブリを生成することをさらに確認する。本研究は、高エネルギー密度領域における材料挙動を放射特性が支配することを実証し、タングステンコーンがDCIにおける金の有力な代替品となり得ることを検証し、類似システムにおける材料選択の理論的根拠を提供する。

wiki

TungstenIgnition

AIによる論文要約

ダブルコーン点火方式におけるタングステンコーンを用いた爆縮性能の改善
JA核融合・高エネルギー密度物理の研究者、特にレーザー核融合やDCIに関心のある学生。材料選択や放射輸送の理解に役立つ。#核融合 #ダブルコーン点火 #タングステン #爆縮 #高エネルギー密度物理
LLM向け: {"Title": "DCI方式における金コーン代替としてのタングステンコーンの評価", "Authors": "不明", "Research Objectiv…

核融合を目指すダブルコーン点火(DCI)方式では、これまで加工技術が確立した金のコーンが使われてきた。しかし金はレーザーとの相互作用で強いM帯放射を出し、燃料の予備加熱や高Z不純物混合を引き起こす。本研究は代替材としてタングステンを提案し、極端条件下での性能を評価した。高圧(GPa級)では両者の動的応答は同程度だが、タングステンはレーザーから放射への変換効率が低く、M帯収量が少なく、放射スペクトルが軟らかく、CH殻への侵入も少ない。その結果、放射アブレーション率が大幅に低下する。2次元全過程シミュレーションでも高Z混合が抑えられ、より清浄で高密度な燃料集合が得られることを確認した。タングステンコーンはDCIで金の有望な代替となり得る。

関連論文

First-principles estimation of plasma jet properties from x-ray Thomson scattering spectrum in the double-cone ignition scheme

2025Nuclear Fusion

Effects of nitrogen-seeded deuterium plasma on tungsten surfaces

2019Nuclear Fusion

Melt-layer ejection and material changes of three different tungsten materials under high heat-flux conditions in the tokamak edge plasma of TEXTOR

2011Nuclear Fusion

Sub-ms laser pulse irradiation on tungsten target damaged by exposure to helium plasma

2007Nuclear Fusion

Reclamation of tungsten from activated fusion reactor components

1993Fusion Engineering and Design

Evaluation of tungsten influx rate and study of edge tungsten behavior based on the observation of EUV line emissions from W6+ ions in HL-2A

2019Nuclear Fusion

Coupled interactions between tungsten surfaces and transient high-heat-flux deuterium plasmas

2015Nuclear Fusion

Reaching extreme laser intensities using multi-petawatt lasers interacting with micro-cones

2025Plasma Physics and Controlled Fusion

Smart tungsten alloys as a material for the first wall of a future fusion power plant

2017Nuclear Fusion

Spectroscopic investigations of tungsten in the EUV region and the determination of its concentration in tokamaks

1998Nuclear Fusion