Em experimentos de fusão por confinamento inercial (ICF) no National Ignition Facility (NIF), uma concha esférica de combustível deutério-trítio é implodida na tentativa de alcançar as condições necessárias para a fusão, autoaquecimento e eventual ignição. Uma vez que a teoria e as simulações indicam que a eficácia da ignição em uma dimensão (1D) melhora com o aumento da razão de convergência de combustível implodido, é útil compreender a sensibilidade da convergência de combustível invariante de escala em todos os parâmetros 1D mensuráveis ​​ou inferíveis.

Em um artigo publicado em Física dos Plasmas , pesquisadores desenvolveram um modelo de escalonamento de compressão que é comparado a simulações de implosão 1D abrangendo uma variedade de projetos de implosão relevantes. Este modelo é usado para comparar tendências de compressibilidade em todos os dados de implosão em camadas de acionamento indireto existentes para três ablators.

"O melhor nível de compressão dos vários projetos de implosões de comando indireto no NIF que usaram polímero plástico e conchas de berílio seguem as expectativas de um modelo físico simples, "disse Otto" Nino "Landen do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), que atuou como autor principal." Isso nos permitiu descartar alguns efeitos hipotetizados anteriormente, como o pré-aquecimento de elétrons quentes. "

Uma grande exceção são as conchas de carbono de alta densidade que até agora exibiram um nível inferior de compressão incrivelmente constante, independente das condições de acionamento do laser, ele disse.

"Alcançar a ignição é fundamentalmente reconhecido como uma compensação entre mais energia acoplada à cápsula que requer hohlraums mais eficientes ou um laser maior, e melhorando o nível de compressão da cápsula, "Landen disse." Então, entender o que o banco de dados de implosão do NIF nos disse até agora sobre as tendências de compressão, conforme variamos os parâmetros do laser e da cápsula, parecia importante como um primeiro passo para motivar pesquisas futuras na melhoria da compressão sem necessariamente recorrer a uma demanda de energia do laser mais alta. "

Este trabalho de tendências é parte da melhoria da compreensão e otimização do desempenho de implosão da ICF na busca por ignição robusta que também pode ser aplicada ao banco de dados ICF de acionamento direto.

O trabalho foi realizado validando primeiro um modelo analítico simples para o nível de compressão da cápsula como uma função de vários parâmetros de laser e cápsula, comparando com simulações 1D.

Os pesquisadores então compararam o dimensionamento do modelo de compressão a todas as implosões criogênicas NIF realizadas até o momento usando uma combinação de óptica existente, Dados de raios-X e nucleares, então, essencialmente, uma abordagem empírica com base na física. Isso também exigiu o desenvolvimento de modelos analíticos aproximados para relacionar a compressibilidade esperada da implosão ao perfil de pressão conduzido por raios-X aplicado a ele no hohlraum conforme medido pelo sistema NIF VISAR.

Landen disse que, uma vez que as camadas de carbono de alta densidade estão dando atualmente os melhores rendimentos de nêutrons, apesar das tendências de compressão reduzidas apresentadas neste artigo, pesquisadores aumentaram o foco em testar hipóteses baseadas na física, como instabilidades hidrodinâmicas que levam à mistura entre a casca e o DT, e esquemas ainda não testados para melhorar a compressão em implosões de conchas de carbono de alta densidade.