磁化高能量级等离子体约束聚变中的火花传播
等离子体物理
2025-02-24 v1
摘要
最近的国家点火设施 (NIF) 实验首次实现了等离子体约束聚变 (ICF) 的点火，是一个重要里程碑，使得通过火花传播实现高能量增益成为可能。使用外部磁场（主要用于减少热损失）可提高热点温度，减轻点火要求，为高能量增益的胶囊设计开输了空间。然而，这同样可能抑制火花传播，而这在实现高增益方面至关重要。本文使用基于辐射-磁流体力学 (MHD) 的模拟代码 Chimera 对预加磁场对点火和火花传播的影响进行调查。本文研究了理想化的平面模型和 NIF 胶囊的完整二维 MHD 模拟中火花传播的行为。对理想化平面模型中磁化火花传播的研究识别出三种传播 regime：(1) 热导驱动；(2) α 输运驱动；(3) 完全被抑制的火花。对 shot N210808 施加 40T 轴向磁场的模拟显示，沿垂直于场线方向观察到火花抑制的明显迹象，而沿场线方向则观察到快速火花。磁场改变了冲压形状，各向异性热导导致停滞期 ablation 速率发生显著修改。这些结果揭示了高能量磁化 ICF 中冲压动力学的根本性变化，为进一步优化未来磁化目标设计以实现高增益提供了动力。
引用
@article{arxiv.2410.02063,
title = {Burn Propagation in Magnetized High-Yield Inertial Fusion},
author = {S. T. O'Neill and B. D. Appelbe and A. J. Crilly and C. A. Walsh and D. J. Strozzi and J. D. Moody and J. P. Chittenden},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.02063},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 14 figures. Submitted to Physics of Plasmas