首页 > 论文 > High Power Laser Science and Engineering > 4卷 > 4期(pp:44--1)

Developing one-dimensional implosions for inertial confinement fusion science [Cover Paper]

  • 摘要
  • 论文信息
  • 参考文献
  • 被引情况
  • PDF全文
分享:

Abstract

Experiments on the National Ignition Facility show that multi-dimensional effects currently dominate the implosion performance. Low mode implosion symmetry and hydrodynamic instabilities seeded by capsule mounting features appear to be two key limiting factors for implosion performance. One reason these factors have a large impact on the performance of inertial confinement fusion implosions is the high convergence required to achieve high fusion gains. To tackle these problems, a predictable implosion platform is needed meaning experiments must trade-off high gain for performance. LANL has adopted three main approaches to develop a one-dimensional (1D) implosion platform where 1D means measured yield over the 1D clean calculation. A high adiabat, low convergence platform is being developed using beryllium capsules enabling larger case-to-capsule ratios to improve symmetry. The second approach is liquid fuel layers using wetted foam targets.With liquid fuel layers, the implosion convergence can be controlled via the initial vapor pressure set by the target fielding temperature. The last method is double shell targets. For double shells, the smaller inner shell houses the DT fuel and the convergence of this cavity is relatively small compared to hot spot ignition. However, double shell targets have a different set of trade-off versus advantages. Details for each of these approaches are described.

广告组1 - 空间光调制器+DMD
补充资料

DOI:10.1017/hpl.2016.43

基金项目:The authors wish to thank the General Atomics and LLNL vtarget fabrication for their development of the beryllium capsules currently being used. They also wish to thank the NIF cryogenics team and target fabrication for development of the liquid layer capsules and efforts to field the first target experiment. This work was performed under the auspices of the US Department of Energy by LANL under Contract DEAC52-06NA25396 and by LLNL under Contract DE-AC52-07NA27344.

收稿日期:2016-05-03

录用日期:2016-09-29

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

J. L. Kline:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
S. A. Yi:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
A. N. Simakov:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
R. E. Olson:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
D. C. Wilson:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
G. A. Kyrala:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
T. S. Perry:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
S. H. Batha:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
E. L. Dewald:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
J. E. Ralph:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
D. J. Strozzi:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
A. G. MacPhee:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
D. A. Callahan:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
D. Hinkel:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
O. A. Hurricane:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
R. J. Leeper:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
A. B. Zylstra:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
R. R. Peterson:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
B. M. Haines:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
L. Yin:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
P. A. Bradley:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
R. C. Shah:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
T. Braun:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
J. Biener:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
B. J. Kozioziemski:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
J. D. Sater:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
M. M. Biener:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
A. V. Hamza:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
A. Nikroo:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
L. F. Berzak Hopkins:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
D. Ho:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
S. LePape:Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA
N. B. Meezan:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
D. S. Montgomery:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
W. S. Daughton:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
E. C. Merritt:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
T. Cardenas:Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
E. S. Dodd

联系人作者:J. L. Kline(jkline@lanl.gov)

【1】T. R. Dittrich, O. A. Hurricane, D. A. Callahan, E. L. Dewald, T. Doeppner, D. E. Hinkel, L. F. Berzak Hopkins, S. Le Pape, T. Ma, J. L. Milovich, J. C. Moreno, P. K. Patel, H. S. Park, B. A. Remington, J. D. Salmonson, and J. L. Kline, Phys. Rev. Lett. 112, 055002 (2014).

【2】O. A. Hurricane, D. A. Callahan, D. T. Casey, E. L. Dewald, T. R. Dittrich, T. Doeppner, M. A. Barrios Garcia, D. E. Hinkel, L. F. Berzak Hopkins, P. Kervin, J. L. Kline, S. Le Pape, T. Ma, A. G. MacPhee, J. L. Milovich, J. Moody, A. E. Pak, P. K. Patel, H. S. Park, B. A. Remington, H. F. Robey, J. D. Salmonson, P. T. Springer, R. Tommasini, L. R. Benedetti, J. A. Caggiano, P. Celliers, C. Cerjan, R. Dylla-Spears, D. Edgell, M. J. Edwards, D. Fittinghoff, G. P. Grim, N. Guler,
N. Izumi, J. A. Frenje, M. Gatu Johnson, S. Haan, R. Hatarik, H. Herrmann, S. Khan, J. Knauer, B. J. Kozioziemski, A. L. Kritcher, G. Kyrala, S. A. Maclaren, F. E. Merrill, P. Michel, J. Ralph, J. S. Ross, J. R. Rygg, M. B. Schneider, B. K. Spears, K. Widmann, and C. B. Yeamans, Phys. Plasmas 21, 056314 (2014).

【3】H. S. Park, O. A. Hurricane, D. A. Callahan, D. T. Casey, E. L. Dewald, T. R. Dittrich, T. Doeppner, D. E. Hinkel, L. F. Berzak Hopkins, S. Le Pape, T. Ma, P. K. Patel, B. A. Remington, H. F. Robey, J. D. Salmonson, and J. L. Kline, Phys. Rev. Lett. 112, 055001 (2014).

【4】D. S. Clark, C. R. Weber, J. L. Milovich, J. D. Salmonson, A. L. Kritcher, S. W. Haan, B. A. Hammel, D. E. Hinkel, O. A. Hurricane, O. S. Jones, M. M. Marinak, P. K. Patel, H. F. Robey, S. M. Sepke, and M. J. Edwards, Phys. Plasmas 23, 056302 (2016).

【5】S. R. Nagel, S. W. Haan, J. R. Rygg, M. Barrios, L. R. Benedetti, D. K. Bradley, J. E. Field, B. A. Hammel, N. Izumi, O. S. Jones, S. F. Khan, T. Ma, A. E. Pak, R. Tommasini, and R. P. J. Town, Phys. Plasmas 22, 022704 (2015).

【6】R. Tommasini, J. E. Field, B. A. Hammel, O. L. Landen, S. W. Haan, C. Aracne-Ruddle, L. R. Benedetti, D. K. Bradley, D. A. Callahan, E. L. Dewald, T. Doeppner, M. J. Edwards, O. A. Hurricane, N. Izumi, O. A. Jones, T. Ma, N. B. Meezan, S. R. Nagel, J. R. Rygg, K. S. Segraves, M. Stadermann, R. J. Strauser, and R. P. J. Town, Phys. Plasmas 22, 056315 (2015).

【7】A. N. Simakov, D. C. Wilson, S. A. Yi, J. L. Kline, D. S. Clark, J. L. Milovich, J. D. Salmonson, and S. H. Batha, Phys. Plasmas 21, 022701 (2014).

【8】D. C.Wilson, P. A. Bradley, N. M. Hoffman, F. J. Swenson, D. P. Smitherman, R. E. Chrien, R.W. Margevicius, D. J. Thoma, L. R. Foreman, J. K. Hoffer, S. R. Goldman, S. E. Caldwell, T. R. Dittrich, S. W. Haan, M. M. Marinak, S. M. Pollaine, and J. J. Sanchez, Phys. Plasmas 5, 1953 (1998).

【9】S. A. Yi, A. N. Simakov, D. C. Wilson, R. E. Olson, J. L. Kline, D. S. Clark, B. A. Hammel, J. L. Milovich, J. D. Salmonson, B. J. Kozioziemski, and S. H. Batha, Phys. Plasmas 21, 092701 (2014).

【10】T. R. Dittrich, S.W. Haan, S. Pollaine, A. K. Burnham, and G. L. Strobel, Fusion Technol. 31, 402 (1997).

【11】D. A. Callahan, N. B. Meezan, S. H. Glenzer, A. J. MacKinnon, L. R. Benedetti, D. K. Bradley, J. R. Celeste, P. M. Celliers, S. N. Dixit, T. Doppner, E. G. Dzentitis, S. Glenn, S. W. Haan, C. A. Haynam, D. G. Hicks, D. E. Hinkel, O. S. Jones, O. L. Landen, R. A. London, A. G. MacPhee, P. A. Michel, J. D. Moody, J. E. Ralph, H. F. Robey, M. D. Rosen, M. B. Schneider, D. J. Strozzi, L. J. Suter, R. P. J. Town, K. Widmann, E. A. Williams, M. J. Edwards, B. J. MacGowan, J. D. Lindl, L. J. Atherton, G. A. Kyrala, J. L. Kline, R. E. Olson, D. Edgell, S. P. Regan, A. Nikroo, H. Wilkins, J. D. Kilkenny, and A. S. Moore, Phys. Plasmas 19, 056305 (2012).

【12】J. L. Kline, S. A. Yi, A. N. Simakov, R. E. Olson, D. C. Wilson, G. A. Kyrala, T. S. Perry, S. H. Batha, A. B. Zylstra, E. L. Dewald, R. Tommasini, J. E. Ralph, D. J. Strozzi, A. G. MacPhee, D. A. Callahan, D. E. Hinkel, O. A. Hurricane, J. L. Milovich, J. R. Rygg, S. F. Khan, S. W. Haan, P. M. Celliers, D. S. Clark, B. A. Hammel, B. Kozioziemski, M. B. Schneider, M. M. Marinak, H. G. Rinderknecht, H. F. Robey, J. D. Salmonson, P. K. Patel, T. Ma, M. J. Edwards, M. Stadermann, S. Baxamusa, C. Alford, M.Wang, A. Nikroo, N. Rice, D. Hoover, K. P. Youngblood, H. Xu, H. Huang, and H. Sio, Phys. Plasmas 23, 056310 (2016).

【13】John Lindl, Phys. Plasmas 2, 3933 (1995).

【14】J. J. MacFarlane, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 81, 287 (2003).

【15】M. M. Marinak, G. D. Kerbel, N. A. Gentile, O. Jones, D. Munro, S. Pollaine, T. R. Dittrich, and S. W. Haan, Phys. Plasmas 8, 2275 (2001).

【16】S. F. Khan, S. A. MacLaren, J. D. Salmonson, T. Ma, G. A. Kyrala, J. E. Pino, J. R. Rygg, J. E. Field, R. Tommasini, J. E. Ralph, D. P. Turnbull, A. J. Mackinnon, K. L. Baker, L. R. Benedetti, D. K. Bradley, P. M. Celliers, E. L. Dewald, T. R. Dittrich, L. B. Hopkins, N. Izumi, M. L. Kervin, J. L. Kline, S. R. Nagel, A. Pak, and R. E. Tipton, Phys. Plasmas 23, 042708 (2016).

【17】R. E. Olson, R. J. Leeper, S. A. Yi, J. L. Kline, A. B. Zylstra, R. R. Peterson, R. Shah, T. Braun, J. Biener, B. J. Kozioziemski, J. D. Sater, M. M. Biener, A. V. Hamza, A. Nikroo, L. Berzak Hopkins, D. Ho, S. LePape, and N. B. Meezan, J. Phys.: Conf. Ser. 717, 012042 (2016).

【18】R. E. Olson and R. J. Leeper, Phys. Plasmas 20, 092705 (2013).

【19】J. Biener, C. Dawedeit, S. H. Kim, T. Braun, M. A. Worsley, A. A. Chernov, C. C. Walton, T. M. Willey, S. O. Kucheyev, S. J. Shin, Y. M. Wang, M. M. Biener, J. R. I. Lee, B. J. Kozioziemski, T. van Buuren, K. J. J. Wu, Jr., J. H. Satcher, and A. V. Hamza, Nucl. Fusion 52, 062001 (2012).

【20】T. Braun, C. C. Walton, C. Dawedeit, M. M. Biener, S. H. Kim, T. M.Willey, X. Xiao, A. van Buuren, A. V. Hamza, and J. Biener, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 2600 (2016).

【21】L. F. Berzak Hopkins, N. B. Meezan, S. Le Pape, L. Divol, A. J. Mackinnon, D. D. Ho, M. Hohenberger, O. S. Jones, G. Kyrala, J. L. Milovich, A. Pak, J. E. Ralph, J. S. Ross, L. R. Benedetti, J. Biener, R. Bionta, E. Bond, D. Bradley, J. Caggiano, D. Callahan, C. Cerjan, J. Church, D. Clark, T. D¨oppner, R. Dylla-Spears, M. Eckart, D. Edgell, J. Field, D. N. Fittinghoff, M. Gatu Johnson, G. Grim, N. Guler, S. Haan, A. Hamza, E. P. Hartouni, R. Hatarik, H. W. Herrmann, D. Hinkel, D. Hoover, H. Huang, N. Izumi, S. Khan, B. Kozioziemski, J. Kroll, T. Ma, A. MacPhee, J. McNaney, F. Merrill, J. Moody, A. Nikroo, P. Patel, H. F. Robey, J. R. Rygg, J. Sater, D. Sayre, M. Schneider, S. Sepke, M. Stadermann,W. Stoeffl, C. Thomas, R. P. J. Town, P. L. Volegov, C. Wild, C. Wilde, E. Woerner, C. Yeamans, B. Yoxall, J. Kilkenny, O. L. Landen, W. Hsing, and M. J. Edwards, Phys. Rev. Lett. 114, 175001 (2015).

【22】A. J. Mackinnon, J. L. Kline, S. N. Dixit, et al., Phys. Rev. Lett. 108, 215005 (2012).

【23】R. E. Olson, R. J. Leeper, J. L. Kline, A. B. Zylstra, S. A. Yi, J. Biener, T. Braun, B. J. Kozioziemski, J. D. Sater, P. A. Bradley, R. R. Peterson, B. M. Haines, L. Yin, L. F. Berzak Hopkins, N. B. Meezan, C.Walters, M. M. Biener, C. Kong, J. W. Crippen, G. A. Kyrala, R. C. Shah, H. W. Herrmann, D. C. Wilson, A. V. Hamza, A. Nikroo, and S. H. Batha, Phys. Rev. Lett. (2016) (accepted for publication).

【24】P. Amendt, C. Cerjan, A. Hamza, D. E. Hinkel, J. L. Milovich, and H. F. Robey, Phys. Plasmas 14, 056312 (2007).

【25】P. A. Amendt, H. F. Robey, H. S. Park, R. E. Tipton, R. E. Turner, J. L. Milovich, M. Bono, R. Hibbard, H. Louis, R. Wallace, and V. Y. Glebov, Phys. Rev. Lett. 94, 065004 (2005).

【26】J. L. Milovich, P. Amendt, M. Marinak, and H. Robey, Phys. Plasmas 11, 1552 (2004).

【27】H. F. Robey, T. S. Perry, H. S. Park, P. Amendt, C. M. Sorce, S. M. Compton, K. M. Campbell, and J. P. Knauer, Phys. Plasmas 12, 072701 (2005).

【28】W. S. Varnum, N. D. Delamater, S. C. Evans, P. L. Gobby, J. E. Moore, J. M. Wallace, R. G. Watt, J. D. Colvin, R. Turner, V. Glebov, J. Soures, and C. Stoeckl, Phys. Rev. Lett. 84, 5153 (2000).

【29】G. A. Kyrala, N. Delamater, D. Wilson, J. Guzik, D. Haynes, M. Gunderson, K. Klare, R. W. Watt, W. M. Wood, and W. Varnum, Laser Part. Beams 23, 187 (2005).

【30】G. A. Kyrala, M. A. Gunderson, N. D. Delamater, D. A. Haynes, D. C. Wilson, J. A. Guzik, and K. A. Klare, Phys. Plasmas 13, 056306 (2006).

【31】D. S. Montgomery, W. S. Daughton, M. A. Gunderson, A. N. Simakov, D. C. Wilson, R. G. Watt, J. L. Kline, A. C. Hayes, H.W. Herrmann, M. Boswell, C. R. Danly, F. E. Merrill, S. H. Batha, P. A. Amendt, J. L. Milovich, and H. F. Robey, Plans for Double Shell Experiments on NIF, http://meetings.aps.org/link/BAPS.2015.DPP.BO4.12 (2015).

引用该论文

J. L. Kline, S. A. Yi, A. N. Simakov, R. E. Olson, D. C. Wilson, G. A. Kyrala, T. S. Perry, S. H. Batha, E. L. Dewald, J. E. Ralph, D. J. Strozzi, A. G. MacPhee, D. A. Callahan, D. Hinkel, O. A. Hurricane, R. J. Leeper, A. B. Zylstra, R. R. Peterson, B. M. Haines, L. Yin, P. A. Bradley, R. C. Shah, T. Braun, J. Biener, B. J. Kozioziemski, J. D. Sater, M. M. Biener, A. V. Hamza, A. Nikroo, L. F. Berzak Hopkins, D. Ho, S. LePape, N. B. Meezan, D. S. Montgomery, W. S. Daughton, E. C. Merritt, T. Cardenas, and E. S. Dodd, "Developing one-dimensional implosions for inertial confinement fusion science," High Power Laser Science and Engineering 4(4), e44 (2016)

您的浏览器不支持PDF插件,请使用最新的(Chrome/Fire Fox等)浏览器.或者您还可以点击此处下载该论文PDF