双锥对撞点火机制2020年冬季实验中的瑞利-泰勒不稳定性分析

• 作者: 方可 张喆 李玉同 张杰
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 激光聚变 内爆对称性和流体力学不稳定性
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理|PHYSICS OF GASES,PLASMAS,AND ELECTRIC DISCHARGES
• 页码范围: 222-230
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211172

摘要

直接驱动激光聚变通过整形后的纳秒脉冲激光辐照氘氚(DT)球壳靶,经球对称压缩加速后,在中心转滞获得高温等离子体热斑,实现聚变点火.在球壳靶受到压缩和加速过程中等离子体界面的流体力学不稳定性,特别是瑞利-泰勒不稳定性的增长有可能会对压缩壳层造成破坏,导致点火的失败.本文通过理论解析和数值模拟,对基于Zhang等提出的双锥对撞点火方案(2020 Philos.Trans.A Math.Phys.Eng.Sci.37820200015)在2020年冬季实验条件下的流体力学不稳定性增长进行了分析.结果显示理论模型与一维数值模拟中对整体压缩和加速过程的描述基本一致,在当前的近等熵波形下金锥中的壳层靶实现了低熵压缩,同时瑞利-泰勒不稳定性增长导致的最危险时刻扰动振幅和壳层厚度比可以达到约0.25,壳层依然处于安全状态,但当初始壳层表面扰动均方根振幅大于22 nm时,则可能出现壳层的破裂.因此,未来实验中的靶设计与驱动激光脉冲波形设计中可以通过增加靶壳层厚度、提高预脉冲强度、减小靶表面的粗糙度和提高激光辐照的匀滑度等方式来抑制不稳定性增长.