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    El modelo 1D ayuda a aclarar el rendimiento de la implosión en NIF

    Estas imágenes representan varios perfiles láser utilizados en la investigación de fusión por confinamiento inercial y proporcionan la configuración experimental para la medición de la velocidad de choque basada en VISAR y datos de rayas representativos. Crédito:Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

    En experimentos de fusión por confinamiento inercial (ICF) en la Instalación Nacional de Ignición (NIF), una capa esférica de combustible de deuterio-tritio se hace implosión en un intento de alcanzar las condiciones necesarias para la fusión, autocalentamiento y eventual ignición. Dado que la teoría y las simulaciones indican que la eficacia de la ignición en una dimensión (1D) mejora al aumentar la relación de convergencia del combustible implosionado, Es útil comprender la sensibilidad de la convergencia de combustible invariante de escala en todos los parámetros 1D medibles o inferibles.

    En un artículo presentado en Física de Plasmas , Los investigadores han desarrollado un modelo de escala de compresión que se compara con simulaciones de implosión 1D que abarcan una variedad de diseños de implosión relevantes. Este modelo se utiliza para comparar las tendencias de compresibilidad en todos los datos de implosión en capas de impulsión indirecta existentes para tres ablatores.

    "El mejor nivel de compresión de los diversos diseños de implosiones de impulsión indirecta en NIF que han utilizado capas de polímero plástico y berilio sigue las expectativas de un modelo físico simple, ", dijo Otto" Nino "Landen del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), quien se desempeñó como autor principal." Esto nos ha permitido descartar ciertos efectos previamente hipotetizados, como el precalentamiento de electrones calientes ".

    Una excepción importante son las cáscaras de carbono de alta densidad que hasta ahora han exhibido un nivel inferior de compresión notablemente constante. independiente de las condiciones de accionamiento del láser, él dijo.

    "Lograr la ignición se reconoce fundamentalmente como una compensación entre más energía acoplada a la cápsula que requiere hohlraums más eficientes o un láser más grande, y mejorar el nivel de compresión de la cápsula, Landen dijo. comprender lo que la base de datos de implosión NIF nos ha dicho hasta ahora sobre las tendencias de compresión a medida que variamos los parámetros del láser y la cápsula parecía importante como un primer paso para motivar más investigaciones para mejorar la compresión sin tener que recurrir necesariamente a una mayor demanda de energía láser ".

    Este trabajo de tendencias es parte de la mejora de la comprensión y la optimización del rendimiento de implosión de ICF en la búsqueda de un encendido robusto que también podría aplicarse a la base de datos de ICF de transmisión directa.

    El trabajo se llevó a cabo validando primero un modelo analítico simple para el nivel de compresión de la cápsula en función de varios parámetros del láser y de la cápsula comparándolo con simulaciones 1D.

    Luego, los investigadores compararon la escala del modelo de compresión con todas las implosiones criogénicas NIF tomadas hasta la fecha utilizando una combinación de ópticas existentes, Datos nucleares y de rayos X, tan esencialmente un enfoque empírico basado en la física. Esto también requirió el desarrollo de modelos analíticos aproximados para relacionar la compresibilidad esperada de la implosión con el perfil de presión impulsado por rayos X que se le aplica en el hohlraum medido por el sistema NIF VISAR.

    Landen dijo que dado que las capas de carbono de alta densidad actualmente están dando los mejores rendimientos de neutrones a pesar de las tendencias de compresión reducidas presentadas en este documento, Los investigadores se han centrado cada vez más en probar hipótesis basadas en la física, como las inestabilidades hidrodinámicas que conducen a la mezcla entre el caparazón y el DT, y esquemas aún no probados para mejorar la compresión en implosiones de capas de carbono de alta densidad.


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