Negli esperimenti di fusione a confinamento inerziale (ICF) presso il National Ignition Facility (NIF), un guscio sferico di combustibile deuterio-trizio viene imploso nel tentativo di raggiungere le condizioni necessarie per la fusione, autoriscaldamento ed eventuale accensione. Poiché la teoria e le simulazioni indicano che l'efficacia dell'accensione in una dimensione (1D) migliora con l'aumento del rapporto di convergenza del carburante imploso, è utile comprendere la sensibilità della convergenza del carburante invariante di scala su tutti i parametri 1D misurabili o deducibili.

In un articolo apparso su Fisica dei Plasmi , i ricercatori hanno sviluppato un modello di ridimensionamento della compressione confrontato con simulazioni di implosione 1D che abbracciano una varietà di progetti di implosione rilevanti. Questo modello viene utilizzato per confrontare le tendenze di compressibilità tra tutti i dati di implosione a strati con azionamento indiretto esistenti per tre ablatori.

"Il miglior livello di compressione dei vari progetti di implosioni a trasmissione indiretta al NIF che hanno utilizzato polimero plastico e gusci di berillio segue le aspettative di un semplice modello fisico, " ha affermato Otto "Nino" Landen del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) che è stato l'autore principale. "Questo ci ha permesso di escludere alcuni effetti precedentemente ipotizzati come il preriscaldamento degli elettroni a caldo".

Un'eccezione importante sono i gusci in carbonio ad alta densità che finora hanno mostrato un livello di compressione notevolmente inferiore e costante, indipendente dalle condizioni di azionamento del laser, Egli ha detto.

"Il raggiungimento dell'accensione è fondamentalmente riconosciuto come un compromesso tra più energia accoppiata alla capsula che richiede hohlraum più efficienti o un laser più grande, e migliorando il livello di compressione della capsula, " disse Landen. "Allora, comprendere ciò che il database dell'implosione NIF ci ha detto finora sulle tendenze della compressione mentre variavamo i parametri del laser e della capsula sembrava importante come primo passo per motivare ulteriori ricerche nel miglioramento della compressione senza necessariamente ricorrere a una maggiore richiesta di energia laser."

Questo lavoro di tendenza fa parte del miglioramento della comprensione e dell'ottimizzazione delle prestazioni di implosione dell'ICF alla ricerca di un'accensione robusta che potrebbe essere applicata anche al database ICF a trasmissione diretta.

Il lavoro è stato condotto convalidando prima un semplice modello analitico per il livello di compressione della capsula in funzione di vari parametri laser e capsula confrontandoli con simulazioni 1D.

I ricercatori hanno quindi confrontato il ridimensionamento del modello di compressione con tutte le implosioni criogeniche NIF scattate fino ad oggi utilizzando una combinazione di ottiche esistenti, Dati a raggi X e nucleari, quindi essenzialmente un approccio empirico basato sulla fisica. Ciò ha richiesto anche lo sviluppo di modelli analitici approssimativi per mettere in relazione la comprimibilità prevista dell'implosione con il profilo di pressione guidato dai raggi X applicato ad essa nell'hohlraum misurato dal sistema NIF VISAR.

Landen ha affermato che poiché i gusci di carbonio ad alta densità stanno attualmente dando i migliori rendimenti di neutroni nonostante le tendenze di compressione ridotte presentate in questo documento, i ricercatori si sono concentrati maggiormente sulla verifica di ipotesi basate sulla fisica come le instabilità idrodinamiche che portano alla miscelazione tra il guscio e il DT, e schemi ancora non testati per migliorare la compressione nelle implosioni del guscio di carbonio ad alta densità.