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Metrics for implosion performance with enhanced energy coupling on NIF

A.B. Zylstra, O.A. Hurricane, D.A. Callahan, A.L. Kritcher, O.L. Landen, J. Lindl, A. Pak, P. Patel, J.E. Ralph, J.S. Ross2021年被引用 7Nuclear FusionIF 3出版社

In 2017–2018, record fusion yields on NIF were produced with designs that utilized high-density-carbon capsules and low-gas-fill hohlraums. Subsequently, a strategy was pursued to increase the capsule size and thus the energy absorbed by the capsule, with the latter occasionally used as a metric for these campaigns presuming that subsequent energy transfer would lead to a concomitant increase in hot-spot energy. Here we show that improved performance in recent experiments was not solely enabled by the capsule absorbed energy, which is a poor metric as it is weakly correlated with implosion performance (r ∼ 0.3). Metrics that incorporate additional information about the implosion physics or degradation mechanisms are significantly better for understanding the performance of these shots. These metrics, such as the hot-spot energy multiplied by pressure squared or the experimental ignition threshold factor (ITFX), should be used for guiding the experimental program on NIF for further improvements as they exhibit much stronger correlations with performance (r ∼ 0.8–0.9).

日本語訳

2017年から2018年にかけて、NIFにおける記録的な核融合収量は、高密度カーボンカプセルと低ガス充填ホーラムを用いた設計によって達成された。その後、カプセルサイズを大きくし、それによってカプセルが吸収するエネルギーを増加させる戦略が追求された。後者は、その後のエネルギー伝達がホットスポットエネルギーの付随的な増加につながるという前提のもとで、これらのキャンペーンの指標として時折使用された。ここでは、最近の実験における性能向上が、カプセル吸収エネルギーだけによって可能になったわけではないことを示す。これは、爆縮性能との相関が弱い(r ∼ 0.3)ため、指標としては不十分である。爆縮物理または劣化メカニズムに関する追加情報を組み込んだ指標は、これらのショットの性能を理解する上で有意に優れている。これらの指標、例えばホットスポットエネルギーに圧力の二乗を掛けたものや実験的着火閾値因子(ITFX)は、性能とはるかに強い相関を示す(r ∼ 0.8–0.9)ため、NIFにおける実験プログラムをさらなる改善へ導くために使用されるべきである。

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National Ignition Facility
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