LMJ上用于研究高度磁化等离子体的柱形内爆实验平台
等离子体物理
2022-10-05 v2 高能物理 - 实验
摘要
研究在惯性约束聚变(ICF)实验中使用磁场的潜在益处，催生了诸如Z机器(桑迪亚国家实验室)的磁化衬套惯性聚变(MagLIF)方案，或其激光驱动的等效方案OMEGA(激光能量学实验室)等新的实验平台。在MJ级激光装置(如激光兆焦耳(LMJ)或国家点火装置(NIF))上实现这些平台，对于实现自持核聚变以及通过更高的压缩比来提升可达到的磁化水平至关重要。本文提出了一种在LMJ上使用柱形靶的磁化内爆实验平台的完整设计。利用激光驱动线圈靶沿圆柱轴线产生种子磁场，与脉冲功率场发生器相比，该方法减少了碎片并增加了诊断通道。我们给出了由这些线圈靶产生的初始B场的全面模拟研究，以及二维扩展磁流体力学(MHD)模拟，表明在内爆过程中5T的初始B场被压缩至25kT。在此条件下，电子发生磁化，这严重改变了停滞时刻的等离子体状态。特别是在热斑中，电子温度升高(从1keV到5keV)，而密度降低(从40gcc到7gcc)。我们讨论了如何利用X射线成像与光谱以及粒子诊断来观测这些变化。我们提出在燃料中同时使用两种掺杂剂(Ar和Kr)作为光谱示踪剂。我们表明这会在等离子体中引入有效的空间分辨率，从而能够明确观测到B场效应。此外，我们给出了未来在LMJ上进行此类实验的计划。
引用
@article{arxiv.2203.12099,
title = {A cylindrical implosion platform for the study of highly magnetized plasmas at LMJ},
author = {G. Pérez-Callejo and C. Vlachos and C. A. Walsh and R. Florido and M. Bailly-Grandvaux and X. Vaisseau and F. Suzuki-Vidal and C. McGuffey and F. N. Beg and P. Bradford and V. Ospina-Bohórquez and D. Batani and D. Raffestin and A. Colaïtis and V. Tikhonchuk and A. Casner and M. Koenig and B. Albertazzi and R. Fedosejevs and N. Woolsey and M. Ehret and A. Debayle and P. Loiseau and A. Calisti and S. Ferri and J. Honrubia and R. Kingham and R. C. Mancini and M. A. Gigosos and J. J. Santos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.12099},
year = {2022}
}