Dans les expériences de fusion par confinement inertiel (ICF) au National Ignition Facility (NIF), une enveloppe sphérique de combustible deutérium-tritium est implosée pour tenter d'atteindre les conditions nécessaires à la fusion, auto-échauffement et allumage éventuel. Étant donné que la théorie et les simulations indiquent que l'efficacité d'allumage dans une dimension (1D) s'améliore avec l'augmentation du rapport de convergence du carburant implosé, il est utile de comprendre la sensibilité de la convergence du carburant invariant d'échelle sur tous les paramètres 1D mesurables ou inférables.

Dans un article publié dans Physique des plasmas , les chercheurs ont développé un modèle d'échelle de compression qui est comparé à des simulations d'implosion 1D couvrant une variété de conceptions d'implosion pertinentes. Ce modèle est utilisé pour comparer les tendances de compressibilité à travers toutes les données d'implosion en couches à entraînement indirect existantes pour trois ablateurs.

"Le meilleur niveau de compression des différentes conceptions d'implosions à entraînement indirect au NIF qui ont utilisé des coques en polymère plastique et en béryllium répondent aux attentes d'un modèle physique simple, " a déclaré Otto "Nino" Landen du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) qui a été l'auteur principal. "Cela nous a permis d'exclure certains effets précédemment supposés tels que le préchauffage des électrons chauds."

Une exception majeure est les coques en carbone haute densité qui ont jusqu'à présent montré un niveau de compression inférieur remarquablement constant, indépendamment des conditions d'entraînement du laser, il a dit.

"La réalisation de l'allumage est fondamentalement reconnue comme un compromis entre plus d'énergie couplée à la capsule nécessitant des hohlraums plus efficaces ou un laser plus grand, et améliorer le niveau de compression de la capsule, " dit Landen. " Alors, comprendre ce que la base de données d'implosion NIF nous a dit jusqu'à présent sur les tendances de compression alors que nous variions les paramètres du laser et de la capsule semblait important comme première étape pour motiver de nouvelles recherches visant à améliorer la compression sans nécessairement recourir à une demande d'énergie laser plus élevée. "

Ce travail de tendance fait partie de l'amélioration de la compréhension et de l'optimisation des performances d'implosion de l'ICF dans la quête d'un allumage robuste qui pourrait également être appliqué à la base de données ICF à entraînement direct.

Le travail a été mené en validant d'abord un modèle analytique simple pour le niveau de compression de la capsule en fonction de divers paramètres du laser et de la capsule en le comparant à des simulations 1D.

Les chercheurs ont ensuite comparé la mise à l'échelle du modèle de compression à toutes les implosions cryogéniques NIF prises à ce jour en utilisant une combinaison d'optiques existantes, Rayons X et données nucléaires, donc essentiellement une approche empirique fondée sur la physique. Cela a également nécessité le développement de modèles analytiques approximatifs pour relier la compressibilité attendue de l'implosion au profil de pression entraîné par les rayons X qui lui est appliqué dans le hohlraum, tel que mesuré par le système NIF VISAR.

Landen a déclaré que, étant donné que les coques en carbone à haute densité donnent actuellement les meilleurs rendements en neutrons malgré les tendances de compression réduites présentées dans cet article, les chercheurs se sont davantage concentrés sur le test d'hypothèses basées sur la physique telles que les instabilités hydrodynamiques conduisant à un mélange entre la coque et le DT, et des schémas encore non testés pour améliorer la compression dans les implosions de coques de carbone à haute densité.