Trending low mode asymmetries in NIF capsule drive using a simple viewfactor metric

被引：36

作者：

MacGowan, B. J. ^{[1
]}

Landen, O. L. ^{[1
]}

Casey, D. T. ^{[1
]}

Young, C. V. ^{[1
]}

Callahan, D. A. ^{[1
]}

Hartouni, E. P. ^{[1
]}

Hatarik, R. ^{[1
]}

Hohenberger, M. ^{[1
]}

Ma, T. ^{[1
]}

Mariscal, D. ^{[1
]}

Moore, A. ^{[1
]}

Nora, R. ^{[1
]}

Rinderknecht, H. G. ^{[2
]}

Schlossberg, D. ^{[1
]}

Van Wonterghem, B. M. ^{[1
]}

机构：

[1] Lawrence Livermore Natl Lab, Lawrence, CA 94550 USA

[2] Laser Energet Lab, Brighton, MA USA

来源：

HIGH ENERGY DENSITY PHYSICS | 2021年 / 40卷

关键词：

D O I：

10.1016/j.hedp.2021.100944

中图分类号：

O35 [流体力学]; O53 [等离子体物理学];

学科分类号：

070204 ; 080103 ; 080704 ;

摘要：

The mode-1 x-ray drive asymmetry of indirect-drive Inertial Confinement Fusion(ICF) implosions at the National Ignition Facility(NIF) has been estimated using a simple static ViewFactor model. The model takes as input measured laser performance data in the foot and peak, the hohlraum configuration, and laser to hohlraum pointing. These estimates are compared with neutron time-of-flight measurements of directionality and magnitude of the resultant hotspot bulk velocity (similar to 20-100 mu m/ns) for 39 NIF shots using High Density Carbon (HDC) ablators and show strong correlation on a statistically significant number of shots. The most important factors identified so far are random quad-to-quad peak power laser imbalances, the presence of lossy diagnostic windows and gaps on the hohlraum waist, capsule sag and capsule thickness mode 1. Typical mode-1 asymmetry in drive is currently similar to 0.5% for many of these sources on their own and, when summed, can lead to a neutron hotspot velocity of up to 100 mu m/ns and a reduction in yield of 35% for current NIF DT layered implosions. Our goal is to identify, quantify and mitigate all potential sources of mode-1 asymmetry (which also include target and laser alignment imperfections, foot power and Cross Beam Energy Transfer imbalances) to enable higher quality implosions on NIF.

引用

页数：18

共 22 条

[1] High-Performance Indirect-Drive Cryogenic Implosions at High Adiabat on the National Ignition Facility [J].

Baker, K. L. ;

Thomas, C. A. ;

Casey, D. T. ;

Khan, S. ;

Spears, B. K. ;

Nora, R. ;

Woods, T. ;

Milovich, J. L. ;

Berger, R. L. ;

Strozzi, D. ;

Clark, D. ;

Hohenberger, M. ;

Hurricane, O. A. ;

Callahan, D. A. ;

Landen, O. L. ;

Bachmann, B. ;

Benedetti, R. ;

Bionta, R. ;

Celliers, P. M. ;

Fittinghoff, D. ;

Goyon, C. ;

Grim, G. ;

Hatarik, R. ;

Izumi, N. ;

Johnson, M. Gatu ;

Kyrala, G. ;

Ma, T. ;

Millot, M. ;

Nagel, S. R. ;

Pak, A. ;

Patel, P. K. ;

Turnbull, D. ;

Volegov, P. L. ;

Yeamans, C. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (13)

[2] Exploring the limits of case-to-capsule ratio, pulse length, and picket energy for symmetric hohlraum drive on the National Ignition Facility Laser [J].

Callahan, D. A. ;

Hurricane, O. A. ;

Ralph, J. E. ;

Thomas, C. A. ;

Baker, K. L. ;

Benedetti, L. R. ;

Hopkins, L. F. Berzak ;

Casey, D. T. ;

Chapman, T. ;

Czajka, C. E. ;

Dewald, E. L. ;

Divol, L. ;

Doppner, T. ;

Hinkel, D. E. ;

Hohenberger, M. ;

Jarrott, L. C. ;

Khan, S. F. ;

Kritcher, A. L. ;

Landen, O. L. ;

LePape, S. ;

MacLaren, S. A. ;

Masse, L. P. ;

Meezan, N. B. ;

Pak, A. E. ;

Salmonson, J. D. ;

Woods, D. T. ;

Izumi, N. ;

Ma, T. ;

Mariscal, D. A. ;

Nagel, S. R. ;

Kline, J. L. ;

Kyrala, G. A. ;

Loomis, E. N. ;

Yi, S. A. ;

Zylstra, A. B. ;

Batha, S. H. .

PHYSICS OF PLASMAS, 2018, 25 (05)

[3] The high velocity, high adiabat, "Bigfoot" campaign and tests of indirect-drive implosion scaling [J].

Casey, D. T. ;

Thomas, C. A. ;

Baker, K. L. ;

Spears, B. K. ;

Hohenberger, M. ;

Khan, S. F. ;

Nora, R. C. ;

Weber, C. R. ;

Woods, D. T. ;

Hurricane, O. A. ;

Callahan, D. A. ;

Berger, R. L. ;

Milovich, J. L. ;

Patel, P. K. ;

Ma, T. ;

Pak, A. ;

Benedetti, L. R. ;

Millot, M. ;

Jarrott, C. ;

Landen, O. L. ;

Bionta, R. M. ;

MacGowan, B. J. ;

Strozzi, D. J. ;

Stadermann, M. ;

Biener, J. ;

Nikroo, A. ;

Goyon, C. S. ;

Izumi, N. ;

Nagel, S. R. ;

Bachmann, B. ;

Volegov, P. L. ;

Fittinghoff, D. N. ;

Grim, G. P. ;

Yeamans, C. B. ;

Johnson, M. Gatu ;

Frenje, J. A. ;

Rice, N. ;

Kong, C. ;

Crippen, J. ;

Jaquez, J. ;

Kangas, K. ;

Wild, C. .

PHYSICS OF PLASMAS, 2018, 25 (05)

[4]

Clancy T.J., 2014, PHYS ENG INERT CONFI, V9211

[5] Using multiple neutron time of flight detectors to determine the hot spot velocity [J].

Hatarik, R. ;

Nora, R. C. ;

Spears, B. K. ;

Eckart, M. J. ;

Grim, G. P. ;

Hartouni, E. P. ;

Moore, A. S. ;

Schlossberg, D. J. .

REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, 2018, 89 (10)

[6] Measuring symmetry of implosions in cryogenic Hohlraums at the NIF using gated x-ray detectors (invited) [J].

Kyrala, G. A. ;

Dixit, S. ;

Glenzer, S. ;

Kalantar, D. ;

Bradley, D. ;

Izumi, N. ;

Meezan, N. ;

Landen, O. L. ;

Callahan, D. ;

Weber, S. V. ;

Holder, J. P. ;

Glenn, S. ;

Edwards, M. J. ;

Bell, P. ;

Kimbrough, J. ;

Koch, J. ;

Prasad, R. ;

Suter, L. ;

Kline, J. L. ;

Kilkenny, J. .

REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, 2010, 81 (10)

[7] Yield and compression trends and reproducibility at NIF [J].

Landen, O. L. ;

Casey, D. T. ;

DiNicola, J. M. ;

Doeppner, T. ;

Hartouni, E. P. ;

Hinkel, D. E. ;

Hopkins, L. F. Berzak ;

Hohenberger, M. ;

Kritcher, A. L. ;

LePape, S. ;

MacGowan, B. J. ;

Maclaren, S. ;

Meaney, K. D. ;

Millot, M. ;

Patel, P. K. ;

Park, J. ;

Pickworth, L. A. ;

Robey, H. F. ;

Ross, J. S. ;

Yang, S. T. ;

Zylstra, A. B. ;

Baker, K. L. ;

Callahan, D. A. ;

Celliers, P. M. ;

Edwards, M. J. ;

Hurricane, O. A. ;

Lindl, J. D. ;

Moody, J. D. ;

Ralph, J. ;

Smalyuk, V. A. ;

Thomas, C. A. ;

Van Wonterghem, B. M. ;

Weber, C. R. .

HIGH ENERGY DENSITY PHYSICS, 2020, 36

[8] A simple time-dependent analytic model of the P2 asymmetry in cylindrical hohlraums [J].

Landen, OL ;

Amendt, PA ;

Suter, LJ ;

Turner, RE ;

Glendinning, SG ;

Haan, SW ;

Pollaine, SM ;

Hammel, BA ;

Tabak, M ;

Rosen, MD ;

Lindl, JD .

PHYSICS OF PLASMAS, 1999, 6 (05) :2137-2143

[9] Fusion Energy Output Greater than the Kinetic Energy of an Imploding Shell at the National Ignition Facility [J].

Le Pape, S. ;

Hopkins, L. F. Berzak ;

Divol, L. ;

Pak, A. ;

Dewald, E. L. ;

Bhandarkar, S. ;

Bennedetti, L. R. ;

Bunn, T. ;

Biener, J. ;

Crippen, J. ;

Casey, D. ;

Edgell, D. ;

Fittinghoff, D. N. ;

Gatu-Johnson, M. ;

Goyon, C. ;

Haan, S. ;

Hatarik, R. ;

Havre, M. ;

Ho, D. D-M. ;

Izumi, N. ;

Jaquez, J. ;

Khan, S. F. ;

Kyrala, G. A. ;

Ma, T. ;

Mackinnon, A. J. ;

MacPhee, A. G. ;

MacGowan, B. J. ;

Meezan, N. B. ;

Milovich, J. ;

Millot, M. ;

Michel, P. ;

Nagel, S. R. ;

Nikroo, A. ;

Patel, P. ;

Ralph, J. ;

Ross, J. S. ;

Rice, N. G. ;

Strozzi, D. ;

Stadermann, M. ;

Volegov, P. ;

Yeamans, C. ;

Weber, C. ;

Wild, C. ;

Callahan, D. ;

Hurricane, O. A. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 120 (24)

[10] Progress towards ignition on the National Ignition Facility [J].

Lindl, J. D. ;

Atherton, L. J. ;

Amednt, P. A. ;

Batha, S. ;

Bell, P. ;

Berger, R. L. ;

Betti, R. ;

Bleuel, D. L. ;

Boehly, T. R. ;

Bradley, D. K. ;

Braun, D. G. ;

Callahan, D. A. ;

Celliers, P. M. ;

Cerjan, C. J. ;

Clark, D. S. ;

Collins, G. W. ;

Cook, R. C. ;

Dewald, E. L. ;

Divol, L. ;

Dixit, S. N. ;

Dzenitis, E. ;

Edwards, M. J. ;

Fair, J. E. ;

Fortner, R. J. ;

Frenje, J. A. ;

Glebov, V. Yu. ;

Glenzer, S. H. ;

Grim, G. ;

Haan, S. W. ;

Hamza, A. V. ;

Hammel, B. A. ;

Harding, D. R. ;

Hatchett, S. P. ;

Haynam, C. A. ;

Herrmann, H. W. ;

Herrmann, M. C. ;

Hicks, D. G. ;

Hinkel, D. E. ;

Ho, D. D. ;

Hoffman, N. ;

Huang, H. ;

Izumi, N. ;

Jacoby, B. ;

Jones, O. S. ;

Kalantar, D. H. ;

Kauffman, R. ;

Kilkenny, J. D. ;

Kirkwood, R. K. ;

Kline, J. L. ;

Knauer, J. P. .

NUCLEAR FUSION, 2011, 51 (09)

← 1 2 3 →