The neutron spectrum from a cryogenically layered deuterium–tritium (dt) implosion at the National Ignition Facility (NIF) provides essential information about the implosion performance. From the measured primary-neutron spectrum (13–15 MeV), yield (Yn) and hot-spot ion temperature (Ti) are determined. From the scattered neutron yield (10–12 MeV) relative to Yn, the down-scatter ratio, and the fuel areal density (ρR) are determined. These implosion parameters have been diagnosed to an unprecedented accuracy with a suite of neutron-time-of-flight spectrometers and a magnetic recoil spectrometer implemented in various locations around the NIF target chamber. This provides good implosion coverage and excellent measurement complementarity required for reliable measurements of Yn, Ti and ρR, in addition to ρR asymmetries. The data indicate that the implosion performance, characterized by the experimental ignition threshold factor, has improved almost two orders of magnitude since the first shot taken in September 2010. ρR values greater than 1 g cm−2 are readily achieved. Three-dimensional semi-analytical modelling and numerical simulations of the neutron-spectrometry data, as well as other data for the hot spot and main fuel, indicate that a maximum hot-spot pressure of ∼150 Gbar has been obtained, which is almost a factor of two from the conditions required for ignition according to simulations. Observed Yn are also 3–10 times lower than predicted. The conjecture is that the observed pressure and Yn deficits are partly explained by substantial low-mode ρR asymmetries, which may cause inefficient conversion of shell kinetic energy to hot-spot thermal energy at stagnation.
中性子スペクトルは、国立点火施設（NIF）における極低温層状重水素-トリチウム（dt）爆縮から得られ、爆縮性能に関する必須情報を提供する。測定された一次中性子スペクトル（13–15 MeV）から、収量（Yn）とホットスポットイオン温度（Ti）が決定される。散乱中性子収量（10–12 MeV）のYnに対する比から、ダウンスキャッタ比および燃料面密度（ρR）が導出される。これらの爆縮パラメータは、NIFターゲットチャンバー周辺の複数箇所に設置された中性子飛行時間分光器と磁気反跳分光器の組み合わせにより、前例のない精度で診断されている。この構成は、優れた爆縮カバレッジと相補的な測定能力を提供し、Yn、Ti、ρRの信頼性の高い測定に加え、ρR非対称性の評価を可能にする。データは、実験的点火閾値因子によって特徴づけられる爆縮性能が、2010年9月の初回ショット以来、約2桁改善したことを示している。ρR値は1 g cm⁻²を超える値が容易に達成されている。中性子スペクトルデータの三次元半解析モデリングおよび数値シミュレーションは、ホットスポットと主燃料に関する他のデータと併せて、最大ホットスポット圧力が約150 Gbarに達したことを示しており、これはシミュレーションによる点火条件から約2倍の差である。観測されたYnも予測値より3〜10倍低い。観測された圧力とYnの不足は、スタグネーション時のシェル運動エネルギーのホットスポット熱エネルギーへの変換効率を低下させる可能性がある、大きな低次モードのρR非対称性によって部分的に説明されると推測される。