利用等离子体相互穿透 ICF 黑腔实验验证流体力学与动力学模拟
等离子体物理
2024-03-11 v1
摘要
我们报告了对惯性约束聚变（ICF）黑腔替代装置中反向传播激光产生等离子体的模拟，旨在复现 Le Pape 等人近期工作中报告的观测结果。碰撞等离子体的条件与用于间接驱动点火的 ICF 黑腔相关，并在有无低密度 He 气体填充的情况下获得。我们将实验诊断结果与使用 1D-2V Vlasov-Fokker-Planck 动力学代码 iFP 和 xRAGE 辐射流体力学代码的模拟输出进行了比较。这些比较包括推断的离子数分数径向线剖、离子和电子温度，以及报告的实验汤姆逊散射（TS）光谱（通过合成 TS 诊断进行比较）。我们观察到，1D 动力学模拟很好地捕捉到了实验诊断中报告的等离子体状态。反直觉的是，动力学模拟对气体填充实验（预期更具“类流体”特性）的捕捉效果优于真空实验，而流体力学模拟则观察到相反的情况。这归因于非平凡的多维流体力学效应的存在，这些效应在真空实验中更为主导。这些效应在气体填充实验中受到一定抑制，使得准一维动力学等离子体输运在产生等离子体相互穿透中发挥更大作用。我们还研究了动力学模拟中麦克斯韦分布与非麦克斯韦分布（'full f'）合成 TS 诊断之间的差异效应。我们发现非麦克斯韦 TS 光谱与麦克斯韦光谱存在显著差异，这表明当可能存在动力学效应时，在应用麦克斯韦 TS 模型通过反向建模推断等离子体条件时需谨慎。
引用
@article{arxiv.2403.04967,
title = {Validation of hydrodynamic and kinetic simulations with a plasma interpenetration ICF hohlraum experiment},
author = {Steven E. Anderson and Luis Chacón and Andrei N. Simakov and Brian M. Haines and David S. Montgomery},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.04967},
year = {2024}
}