Fuel Target Implosion in Ion beam Inertial Confinement Fusion
为了阐明离子束惯性聚变中的靶物理，给出了燃料靶内爆的数值计算结果。对直接驱动离子束靶进行了数值分析。本文研究了束流斜入射靶面、等离子体对束流停止功率的影响、束流粒子能量、束流持续时间、靶半径、束流输入能量以及非均匀性对燃料靶性能的影响。在本文中，束离子是质子。
2015-04-08 physics.plasm-ph
Self-similar structure and experimental signatures of suprathermal ion distribution in inertial confinement fusion implosions
在与惯性约束聚变热点有关的条件下，超热离子的分布函数具有自相似性。通过利用这一特点，流体不稳定性和动力学效应之间的干扰是第一次定量评估，发现不稳定性大大加剧了聚变反应性降低。离子尾耗尽也被证明可以降低实验推断的离子温度，一种新的动力学效应，可以解释爆炸推实验和rad-hydro模拟之间的差异，并有助于观察到从DD反应产物推断的温度低于DT在国家点火装置。
2015-08-10 physics.plasm-ph
Effect of Positive Polarity in an Inertial Electrostatic Confinement Fusion Device: Electron Confinement, X-ray Production, and Radiography
传统的惯性静电约束聚变（IECF）操作是基于向中心栅极施加高负电压，这导致由于较轻离子的聚变而产生中子。中子在各个领域有着巨大的应用。除了中子之外，通过改变中心栅格的极性，它还可以用作基于应用的X射线源。在这项工作中，电子动力学的正极性的中心网格期间已经使用面向对象的粒子在细胞的代码（XOOPIC）进行了研究。被困的电子密度内的阳极被发现是1016 m-3的顺序在10 kV的模拟。从速度分布函数出发，研究了电子的再循环特性。研究了在不同电压和不同阳极结构下的X射线产生、成像和照相。用针孔成像技术研究了X射线发射区。最后，本文对金属和生物样品的射线照相进行了研究。这项研究显示了IECF设备在中子和X射线领域的应用方面的多功能性。
2021-12-23 physics.plasm-ph
Full 3D Maxwell solver for Inertial Electrostatic Confinement devices
BonPhysics B.V.（邦物理有限公司）
介绍用于惯性静电约束装置的全三维麦克斯韦求解器，通过它研究相关结构对聚变产率的影响，能精确模拟离子能量和密度，计算出与实际相似的聚变产率，为相关研究提供了有效工具并给出继续研究建议。
2026-08-24 physics.plasm-ph
On the change in Inertial Confinement Fusion Implosions upon using an ab initio multiphase DT equation of state
改进氘-氚（DT）的状态方程（EoS）的描述最近已经显示出显著改变惯性约束聚变（ICF）靶的增益（Hu等人，PRL 104，235003（2010））。在这里，我们使用先进的多相状态方程（EoS），从头计算的基础上，从19 K开始在DT冰中进行流体动力学模拟的激光脉冲形状的全面优化。热核增益被证明是一个强大的估计超过可能的不确定性的EOS。两种不同的目标设计进行了讨论，冲击点火和自燃。在第一种情况下，通过稍微增加激光能量，可以恢复面密度和热核能量。在第二种情况下，需要一个较低的飞行时间，导致显着的延迟（3 ns）的冲击定时的内爆。
2011-05-27 physics.plasm-ph
A novel three-axis cylindrical hohlraum designed for inertial confinement fusion ignition
提出了一种用于间接驱动惯性约束聚变的新型点火黑腔--三轴圆柱形黑腔。TACH是一种6个激光入射孔（LEH）黑腔，由三个圆柱形黑腔正交连接而成。激光束以相同的55°入射角通过每个入射孔注入。视角因子模拟结果表明，在没有束流相位调整等辅助技术的情况下，TACH的时变驱动不对称性在整个驱动脉冲周期内不超过1.0%，其耦合效率接近相应尺寸的6个LEH球形黑腔。其等离子体填充时间接近于典型的圆柱点火黑腔。它的激光等离子体相互作用具有与圆柱形点火黑腔外锥一样低的后向散射。因此，提出的黑腔提供了一个有竞争力的候选点火黑腔。
2016-05-12 physics.plasm-ph
A new ignition scheme using hybrid indirect-direct drive for inertial confinement fusion
提出了一种新的惯性约束聚变间接-直接驱动混合点火方案：首先用间接驱动x射线对称压缩封闭在黑腔中的低温密封舱，然后用直接驱动激光和x射线加速并点火。一个稳定的高密度平台之间新形成的辐射和电子烧蚀前沿抑制在辐射烧蚀前沿的稀疏，大大提高了驱动压力。同时，在燃料/热点界面处的多次激波反射在密封舱减速期间被防止。从而实现快速点火和燃烧。与传统的间接驱动相比，混合驱动以更高的速度（$\sim4.3\times10^7$ cm/s）和低得多的收敛比（$\sim$ 25）使密封舱内爆，并且流体动力学不稳定性的增长显著减少，特别是在燃料/热点界面处。
2013-03-06 physics.plasm-ph
A joint diffusion approach to multi-modal inference in inertial confinement fusion
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出JointDiff方法，通过联合扩散统一正向建模、逆向推断和输出填补，提升惯性约束聚变实验的多模态推断精度与可转移性。
2026-02-04 physics.plasm-ph
Laser pulse shape designer for direct-drive inertial confinement fusion
研制了一种用于直接驱动惯性约束聚变的脉冲波形设计器，其目标是在保证聚变燃料高压缩的同时，使流体力学不稳定性保持在可容忍的范围内。内爆不稳定性的快速线性分析使设计人员能够以实际的计算成本全面扫描广阔的脉冲配置空间，机器学习有助于将脉冲性能总结为促进脉冲形状演变的隐式缩放度量。设计者通过整合各种数据集来提高其可信度，包括超高精度的模拟或实验。当在双锥点火方案上进行测试时[J. Zhang等人，Phil.横河Soc. A. 378.2184（2020）]，优化的脉冲达到组装要求，显示出显著的印记减轻和绝热成形能力，并且具有在真实实验中实现更好的内爆性能的潜力。该设计器可以有效地替代传统的经验脉冲形状调整过程，减少了工作量和时间消耗。该设计器可用于快速探索新的直接驱动方案的未知参数空间，辅助设计迭代，降低实验风险。
2023-02-09 physics.plasm-ph
Observation of interspecies ion separation in inertial-confinement-fusion implosions
我们报告的直接实验证据，种间离子分离的直接驱动，惯性约束聚变实验的欧米茄激光设备。这些实验使用具有D $_2$ /Ar气体填充物（按原子计1% Ar）的塑料胶囊，具体设计为通过利用大质量和电荷差异的离子种类之间的预测的强离子热扩散来揭示种类间离子分离。通过对成像X射线光谱数据的详细分析，我们提取了不同时间的Ar原子分数径向分布，并观察到与初始1% Ar气体填充相比的增强和耗尽。实验结果解释与辐射流体动力学模拟，包括最近实施的，种间离子扩散的第一性原理模型。实验推断的Ar原子分数的配置文件同意合理，但不完全，与计算的配置文件与传入和反弹的第一冲击。
2016-09-30 physics.plasm-ph
Analysis of a kinetic model for electron heat transport in inertial confinement fusion plasmas
为了确定宏观尺度上的电子热流密度，最广泛使用的方法是通过多群技术求解扩散方程。然而，该方法仅限于由温度梯度引起的传输，而不考虑其他快电子源，因为间接处理了由电荷分离引起的电场。此外，显着的差异报告的基本分布函数相比，完整的动力学计算。这些限制激发了对替代简化动力学模型的研究。其中之一的物理内容在这里深化，其精度提高，其使用的好处相比，其他模型进行了讨论。
2022-05-03 physics.plasm-ph
Improving hot-spot pressure for ignition in high-adiabat Inertial Confinement Fusion implosion
提出了一种用于提高惯性约束聚变内爆热点压力的新型胶囊靶设计方案。这个设计是基于我们的理论发现的停滞标度律，这表明，热点压力可以通过增加动能密度$ρ_d V_{imp}^2/2$（$ρ_d$是壳密度时，达到最大壳速度，$V_{imp}$是内爆速度。）的shell。提出的设计使用高密度推杆来提高壳体密度$ρ_d$，从而改善热点压力。结果表明，该设计在短脉冲双激波作用下，即使在高爆轰下，热点压力也能达到点火要求。该设计有望同时克服实现点火的两个主要障碍--烧蚀不稳定性和激光等离子体不稳定性。
2017-02-18 physics.plasm-ph
Neutron penumbral imaging simulation and reconstruction for Inertial Confinement Fusion Experiments
中子半影成像技术已成功地应用于惯性约束核聚变的诊断。为我国未来成像系统的设计提供参考。我们用Geant 4. 0构建了蒙特卡罗成像系统。利用仿真得到的点扩散函数和解码算法（Lucy-Rechardson算法）得到恢复图像。
2012-07-08 nucl-ex physics.plasm-ph
Validation of FLASH for magnetically driven inertial confinement fusion target design
针对磁驱动惯性约束聚变靶设计需求，本文通过Z设施实验及MagLIF高电流缩放研究的六个基准验证了FLASH代码，其经物理功能升级后与实验、理论及领先模拟结果一致，可用于点火规模磁驱动ICF靶设计。
2025-04-14 physics.plasm-ph
Escape of α-particle in inertial confinement fusion
在惯性约束聚变中，$α$ -粒子从温度高达几十keV的氘氚（DT）燃料中的逃逸是非常重要的，它不仅会影响聚变装置的热点动力学和能量增益，而且会影响屏蔽设计。本文研究了$α$粒子从燃烧或点燃的DT燃料中逃逸的过程，考虑了DT离子和电子对$α$粒子的阻止作用及其Maxwell平均阻止重量，相对论对电子分布的影响，以及DT- $α$粒子碰撞的修正库仑对数.研究结果表明，改进模型的逃逸效应明显强于传统模型。给出了计算DT燃料逃逸因子的拟合表达式，该表达式适用于温度为1 ~ 150 keV、面密度为0.04 ~ 3 g/cm $^2$的燃烧燃料，计算精度在$\pm0.02$以内。最后，通过比较不同模型的逃逸因子，讨论了$α$粒子逃逸对热点动力学和热核能量增益的影响。
2019-08-20 physics.plasm-ph
Convective Nature of the Stimulated Raman Side Scattering in Inertial Confinement Fusion
本文通过模拟证明，在惯性约束聚变相关条件下，受激拉曼侧向散射线性模式均为对流性而非绝对性，并提出新公式显示对流增益随束宽单调增长无饱和。
2025-03-25 physics.plasm-ph
Resonance density range governs two-plasmon decay saturation and enables hot-electron prediction in inertial confinement fusion
本研究发现双等离子体衰变的共振密度范围是控制非线性饱和与热电子产生的关键参数，据此开发了仅依赖激光强度的热电子能量分数预测模型，仅需两点数据校准即可成功再现OMEGA实验结果。
2025-05-30 physics.plasm-ph
Effect of 'wandering' and other features of energy transfer by fast electrons in a direct-drive inertial confinement fusion target
从理论上研究了激光与膨胀等离子体（电晕）相互作用产生的快电子对惯性约束聚变（ICF）靶的加热作用。结果表明，由于偏远的周边区域，在那里电子被加速，这些粒子的显着一部分，在电晕移动，并反复穿越它，由于反射在一个自洽的电场，将不会打到目标的压缩部分。利用现代快电子产生模型，它表明，在一个典型的目标设计用于火花点火，快电子的分数，可以通过其能量的压缩部分的目标是足够小的。只有12%的快电子能做到这一点，这种快电子在电晕中的“漂移”效应使快电子对靶压缩的负效应大大降低。在考虑漂移效应的情况下，建立了快电子向靶不同部位传输能量的分布规律，以及由此引起的氘氚燃料压缩率的降低。
2020-10-27 physics.plasm-ph
Indirect-direct hybrid-drive work-dominated hotspot ignition for inertial confinement fusion
提出了一种间接-直接混合驱动功主导的惯性约束聚变热点点火方案：在具有八面体对称性的球形黑腔中，分层燃料包首先被间接驱动软X射线（辐射）压缩，然后在最后一个脉冲持续时间内被直接驱动激光压缩。在该方案中，直接驱动激光器驱动一个增强激波和一个后续压缩波，用于远大于辐射烧蚀压力的点火，并向热点提供大的pdV功，以实现功主导点火。数值模拟表明，增强激波阻止了间接驱动激波在主燃料-热点界面的反射，从而显著抑制了流体动力学不稳定性和非对称性。基于间接驱动的内爆动力学，热点被增强激波和后续压缩波进一步压缩和加热，导致以功为主的热点点火和燃烧，最大内爆速度约为400 km/s，收敛比约为25。用1.32 MJ的激光总能量实现了15 MJ的聚变产额。
2015-03-31 physics.plasm-ph
Contour Extraction of Inertial Confinement Fusion Images By Data Augmentation
X射线照相是惯性约束聚变（ICF）实验的主要结果之一。诸如实验数据稀缺、数据中的高噪声水平、缺乏地面实况数据以及数据分辨率低等问题限制了机器/深度学习用于射线照片自动分析的使用。在这项工作中，我们通过创建一个类似于实验射线照片的合成射线照片数据集来克服这些使用机器学习的障碍。伴随每个合成射线照片的是每个胶囊壳形状的对应轮廓，这使得神经网络能够对用于轮廓提取的合成数据进行训练并应用于实验图像。因此，我们训练卷积神经网络U-Net的实例，以使用合成数据集分割外壳胶囊的形状，并将U-Net的此实例应用于在国家点火设施拍摄的一组射线照片。我们展示了该网络提取了少量胶囊的外壳形状，作为深度学习用于ICF图像自动轮廓提取的初步演示。未来的工作可能包括从所有数据集中提取外壳，应用不同类型的神经网络，以及提取内壳轮廓。
2022-11-08 physics.plasm-ph
The Blind Implosion-Maker - Automated Inertial Confinement Fusion experiment design
惯性约束聚变实验的设计，以及改进能量密度物理学理论和实验方法的发展，是寻求核聚变作为可行能源的关键挑战之一。最近的挑战，在实现高产量的内爆在国家点火装置（NIF）导致了新的兴趣，考虑一个更广泛的设计参数空间比通常研究。在这里，我们报告的算法方法，可以产生合理的ICF设计与最小的假设。特别是，我们使用遗传算法元启发式，其中的“人口”的内爆模拟，胶囊的设计是由一个“基因组”，自然选择删除不良的设计，高品质的设计是“交配”彼此的基础上，他们的产量，和设计进行“突变”，以引入新的想法。我们证明了该算法需要约5x10^4次模拟才能找到原始的NIF设计。我们还将这种方法与设计过程的其他部分联系起来，并期待一个完全自动化的ICF实验设计过程-将ICF从实验设计问题转变为算法设计问题。
2019-05-20 physics.plasm-ph
Magnetic reconnection in plasma under inertial confinement fusion conditions driven by heat flux effects in Ohm's law
在强激光与固体密度等离子体相互作用过程中，存在着多种产生强磁场的机制。这样的领域随后抑制或重定向电子流，但可以自己平流的热通量，导致在复杂的相互作用之间的热传输和磁场。我们表明，加热多个激光点重新连接的磁场线可以发生，介导的这些热通量，使用一个完全隐式的二维伏拉索夫-福克-普朗克代码。在这样的条件下，重联率由热流而不是阿尔夫维尼克流决定。我们发现，这种机制是唯一相关的高$β$血浆。然而，霍尔参数$ω_c τ_{ei}$可以很大，使得热传输被这些磁场强烈地修改，这可以影响系统中更长时间尺度的温度均匀性和离子动力学。
2015-07-13 physics.plasm-ph
Spherical compression of an applied magnetic field in inertial confinement fusion
University of Delaware（特拉华大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
研究通过球形压缩磁场增强聚变产率，提出分析模型展示压缩磁场拓扑结构，并发现镜场抑制效果最强，轴向场次之。
2026-03-09 physics.plasm-ph
Large-Angle Collisions in Burning Plasmas of Inertial Confinement Fusions
本研究通过纳入新大角度碰撞模型的 hybrid-particle-in-cell 模拟，解释 NIF 燃烧等离子体中的超热 DT 离子现象，并量化其对点火时刻、热点膨胀及中子谱矩的影响。
2024-08-04 physics.plasm-ph
AWBS kinetic modeling of electrons with nonlocal Ohms law in plasmas relevant to inertial confinement fusion
激光与等离子体的相互作用经常导致非局部输运条件，其中经典流体动力学模型无法描述与高流动性粒子相关的重要微观物理。在这项研究中，我们分析并进一步提出了一个修改的Albritton-Williams-Bernstein-Swartz碰撞算符物理评论Lett 57，1887（1986）的非局域电子输运的条件下有关的ICF。当与局部扩散区域中的全福克-普朗克算子相比时，由该修改提供的电子分布函数表现出一些非常理想的性质，并且当与非局部输运区域中的Vlasov-Fokker-Planck和碰撞PIC代码进行基准测试时，也表现得非常好，其中，我们发现，通过非局部欧姆定律的电场的影响是一个必要的成分，以捕捉电子动力学正确。
2018-12-22 physics.plasm-ph
A Particle-in-Cell Simulation Framework for Thomson Scattering Analysis in Inertial Confinement Fusion
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Hunan University（湖南大学）；China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院）
本文提出了一种基于粒子-细胞模拟的框架，用于高分辨率分析惯性约束聚变中汤姆逊散射信号，揭示了超热集体 regime 中TS信号的特殊行为。
2026-02-23 physics.plasm-ph
Ways towards pure deuterium inertial confinement fusion through the attainment of gigavolt potentials
通过抑制悬浮在螺旋泰勒流中的高电荷导体的阶梯先导击穿来获得高的电势，为通过惯性约束点燃热核反应提供了更大数量级的驱动能量的可能性。在达到千兆伏的电势时，1016瓦、GeV的强离子束成为可能。加上它们强大的自身磁场，这些光束应该足够强大，可以将热核微爆炸发射到纯氘中，并被这些光束压缩和点燃。在高增益激光聚变中，微爆产生的质子闪光很可能会破坏光学激光点火装置，但如何避免这种危险却没有说明。可能达到的千兆伏电压可能使激光聚变过时。
2008-08-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effects of alpha stopping power modelling on the ignition threshold in a directly-driven Inertial Confinement Fusion capsule
α粒子能量沉积机制改变了氘氚热核聚变反应的点火条件，是实现惯性约束聚变内爆高增益的关键。本文用Multi-IFE [R. Ramis和J. Meyer-ter-Vehn，Comp.Phys.Comm.203，226（2016）]，以模拟由激光束直接照射的胶囊的内爆。α能量沉积的扩散近似已被用来优化对应于不同的内爆速度的三个激光轮廓。在Multi-IFE中已经包括了Monte-Carlo包来计算α能量传输，并且在这种情况下，能量沉积使用LP [C.K. Li和R. D. Petrasso，Phys. Rev. Lett. 70，3059（1993）]和BPS [L.S.布朗，D.L. Preston和R.L.小辛格尔顿，410，237（2005）]停止功率模型。保持恒定内爆速度的位似变换已被用来绘制边缘点火和高增益配置之间的过渡区。由两个模型提供的结果进行了比较，发现-接近点火阈值-为了产生相同的聚变能量，与BPS模型进行的计算需要约10%以上的投资能量相对于LP模型。
2017-02-24 physics.plasm-ph
An advanced three-axis elliptical hohlraum for indirectly driven inertial confinement fusion
传统圆柱形黑腔结构中的辐射对称性和激光等离子体不稳定性是间接驱动惯性约束聚变点火方法面临的两大难题。近年来，人们提出了近真空圆柱形黑腔（NVCH）、八面体球形黑腔（SH）和新型三轴圆柱形黑腔（TACH）来解决这些问题。而耦合效率可能仍然是一个关键的风险。本文提出了一种改进的三轴椭圆形黑腔（TAEH），以使这些黑腔性能之间的折衷。初步模拟表明，TAEH（外壳与胶囊比，CCR=2.8）可以在高脚驱动的整个激光脉冲期间提供出色的辐射对称性，与SH（CCR=5.1）和TACH（CCR=2.2）内部的辐射对称性相当。等离子体填充时间介于SH和TACH之间，约为NIC点火黑腔Rev 5-CH中的1.5倍，与NVCH（CCR=3.4）中的填充时间相近。特别地，耦合效率分别比NVCH、SH和TACH内部的耦合效率高约22%、29%和17%。可以预见，建议的黑腔结构值得考虑作为一种替代路线，间接驱动点火，补充传统的圆柱形黑腔和最近提出的新的黑腔。
2017-03-05 physics.plasm-ph
A new ignition hohlraum design for indirect-drive inertial confinement fusion
本文提出了一种六圆柱孔的黑腔结构，用于在密封舱上提供高对称性的通量。它的设计目的是在间接驱动惯性约束聚变中点燃半径为1.2毫米的密封舱。采用三维视角因子法和激光能量平衡法计算了黑腔中的通量对称性和激光能量。基于二维辐射流体动力学模拟，分析了等离子体条件。在适当的靶参数下，当激光入射孔和光斑的影响相互抵消时，六圆柱孔黑腔中不存在Ylm（l<=4）不对称性。当激光能量为2.3MJ，峰值功率为500TW时，可获得300eV的辐射驱动，并具有良好的通量对称性。模拟结果表明，与国家点火装置（NIF）黑腔外锥的情况相似，激光锥壁的电子温度较高，电子密度较低。激光强度也与NIF外锥一样低。因此，由于激光等离子体相互作用（LPI）的后向散射被认为是可以忽略的。在激光能量可接受的条件下，六端口圆柱形黑腔与传统的圆柱形和八面体黑腔相比，具有更高的对称性和更低的后向散射。据认为，黑腔将增加ICF方法的多样性。
2016-06-02 physics.plasm-ph
Synthetic Nuclear Diagnostics for Inferring Plasma Properties of Inertial Confinement Fusion Implosions
一套合成核诊断已经开发后处理辐射流体动力学模拟与代码嵌合体。这些提供了基于模拟胶囊特性的实验观测值，并用于评估替代实验和数据分析技术。这些诊断包括中子能谱、一次和散射中子成像、中子活化、$γ$ -射线时间历程和碳$γ$ -射线成像。分析了中子能谱的新特征，以推断等离子体参数。nT和nD反向散射边缘已被证明可以提供壳体速度测量。面密度不对称性低模式扰动已推断从下散射光谱的斜率下降到10兆电子伏。中子活化诊断显示出显着的混淆高模式面密度不对称性时，观察胶囊内爆与三维多模扰动应用。碳$γ$射线成像可用于高会聚比的烧蚀层成像。融合和碳$γ$信号的时间历程表明，与对称模拟相比，扰动情况下峰值强度之间的时间差更大。
2019-02-07 physics.plasm-ph
Distortions in Charged-Particle Images of Laser Direct-Drive Inertial Confinement Fusion Implosions
本文研究了ICF内爆带电粒子图像畸变问题，提出丝状场散射模型并通过粒子追踪合成数据验证其最佳匹配观测畸变，同时探讨了该机制对其他诊断的影响。
2025-04-07 physics.plasm-ph
Thermo-diffusion in inertially confined plasmas
在多个离子种类的等离子体中，诸如压力和温度梯度的热力学力可以经由种类间扩散来驱动离子种类分离。与中性混合物不同，等离子体热扩散与气压扩散相当，甚至比气压扩散大得多。结果表明，这种强烈的影响是由于库仑势的长程性质，而不是在中性气体中的短程相互作用。一个特殊的组合物的氚和3He燃料被确定为具有消失的净扩散绝热压缩过程中，因此提供了一个实验测试中，在ICF内爆过程中，产量退化最小化。
2013-10-30 physics.plasm-ph
Using Sparse Gaussian Processes for Predicting Robust Inertial Confinement Fusion Implosion Yields
在这里，我们提出了一个先进的稀疏高斯过程为基础的机器学习算法预测的挑战，惯性约束聚变（ICF）实验的产量的应用。该算法是用来调查的参数空间的一个非常强大的ICF设计的国家点火设施，“最简单的设计”，氘氚气体在塑料烧蚀与高斯，普朗克驱动器。特别是，我们表明，i）GPz有可能将预测的不确定性分解为缺乏数据和镜头间变化的不确定性，ii）允许结合科学目标特定的成本敏感学习，例如专注于参数空间的高产部分，iii）在高维中非常快速有效。
2019-10-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
New electro-acoustic waves in a degenerate quantum plasma system
首次预言了在简并量子等离子体（DQP）系统（包含非惯性、冷、非相对论（NR）/超相对论（UR）简并电子种（DES）和惯性、冷、NR简并正粒子种（PPS））中传播的新电声波（命名为“简并压力驱动电声波”（DPDEA））的存在. DPDEA波的惯性主要由惯性PPS的质量密度提供，而回复力主要由非惯性NR/UR DES提供，这是新的，因为如果忽略等离子体粒子物种的简并压力，它们将完全消失。本文首次将色散关系应用于白矮星DQP系统，给出了新DPDEA波的色散特性。
2017-07-08 physics.plasm-ph
Role of self-generated magnetic fields in the inertial fusion ignition threshold
在惯性约束聚变内爆过程中，在热点不对称性周围的不稳定界面处，磁场自发增长。虽然难以测量，理论上的考虑和数值模拟预测，在目前的国家点火设施实验的场强超过5kT。电子的磁约束约束则使热点热损失减少> 5%。我们证明了这一点，通过磁后处理的二维xdos流体动力学模拟数据在爆炸时间。然后，我们推导出一个模型的自磁化，发现它与停滞温度的平方和面密度成反比。然后，自磁化劳森分析给出了略微降低的点火阈值。与时间相关的热点能量平衡模型证实了这一发现，与磁场四倍的融合产量近阈值参数。包含磁化多维流体不稳定性可能会进一步改变点火阈值，并将成为未来工作的主题。
2022-03-15 physics.plasm-ph
Magnetization around mix jets entering inertial confinement fusion fuel
已知在惯性约束聚变内爆中，工程特性会导致烧蚀材料射流进入燃料热点。比尔曼电池机制将它们包裹在自生的磁场中。我们表明，较高的Z射流有一个额外的热电磁源项，这是不存在的氢射流，通过动力学模拟验证。它的大小与比尔曼项相似。然后，我们包括在一个扩展的磁流体动力学方法后处理的xeros辐射流体动力学内爆模拟。模拟包括胶囊填充管的精确模型，产生被4000 T磁场包裹的致密碳射流。一个简单的球形碳混合物模型表明，这绝缘的电子热传导足以导致收缩的射流光学厚的平衡。密度更大的磁化射流流体动力学可以改变其核心穿透力，从而改变最终的混合质量，这是众所周知的，是很好地与聚变产率下降。充分探索这一点将需要自洽磁流体动力学模拟。这种自磁化的实验特征可能出现在高能中子谱中。
2020-07-08 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Burn regimes in the hydrodynamic scaling of perturbed inertial confinement fusion hotspots
我们提出了模拟点火和燃烧的基础上的Highfoot和高密度碳间接驱动设计的国家点火设施的三个制度的α加热自加热，强大的点火和传播燃烧探索热点功率平衡，扰动和流体动力学缩放。为这项工作开发了一个Monte-Carlo Particle-in-Cell带电粒子输运包，用于辐射-磁流体动力学代码Chimera。热点之间的α-加热，电子热传导和辐射的功率平衡进行了研究，在1D的每个政权，和扰动的影响，这种功率平衡的探索，在3D中使用一个单一的瑞利-泰勒尖峰。由于温度梯度更陡以及冷的致密材料与主熔合区的接近度增加，从热传导和α加热流入尖峰的热流增加了$\sim2-3\times$。辐射贡献在很大程度上保持不受影响。流体动力学缩放胶囊大小和激光能量的两个扰动的情况下（短波长多模和低模式辐射不对称性）进行了探讨，在3D中，展示了不同的流体动力学演化的三个α加热制度。多模产量随着比例因子增加得更快，这是由于更同步的$PdV$压缩产生更高的温度和密度，因此产生更强的自举。对流体动力学演化的影响更清楚的α加热制度，包括：减少扰动增长由于烧蚀从火抛光和更强的热传导;更尖锐的温度和密度梯度;和增加热点压力，进一步压缩壳，增加热点的大小，并引起更快的再膨胀。更快地膨胀到弱约束的区域对于更强的α-加热制度更突出，并且可能导致约束的损失。
2019-02-15 physics.plasm-ph
Influence of inertial confinement on laser-induced bubble generation and shock wave emission
本文扩展Gilmore模型，研究惯性约束对激光诱导气泡生成与冲击波发射的影响，发现飞秒脉冲比纳秒脉冲更具破坏性，并探讨其在显微手术和微流体操控中的应用。
2025-01-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Imaging ablator-fuel mix of hot spot in inertial confinement fusion via resonant X-ray absorption using an X-ray free electron laser
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫赫尔姆霍兹中心）；European XFEL（欧洲X射线自由电子激光装置）；Universidad de Valladolid（巴利亚多利德大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究所）；Universität Siegen（锡根大学）；Universität Rostock（罗斯托克大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
该研究提出结合X射线自由电子激光的共振吸收成像诊断方法，可精确测量惯性约束聚变中热密等离子体，为相关模型提供基准，推动惯性聚变能发展。
2026-10-09 physics.plasm-ph
Transfer learning driven design optimization for inertial confinement fusion
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本研究针对惯性约束聚变（ICF）设计优化问题，提出迁移学习驱动结合贝叶斯优化的方法，在不到20次实验中实现接近最大产额的效果，效率优于传统校准技术，可实现不确定条件下实验性能的稳健优化。
2022-05-26 cs.LG physics.plasm-ph
Comment on 'Evidence for Stratification of Deuterium-Tritium Fuel in Inertial Confinement Fusion Implosions'
Casey等人报道了最近在OMEGA激光装置上进行的内爆实验。[1]与DT聚变反应相比，显示出异常低的DD质子产额和高的TT中子产额，这被解释为内爆核中燃料的分层。我们认为，在压缩阶段，燃料处于不平衡状态.离子向内加速到速度v0，与粒子类型无关。屈服比简单地由在相同速度下获得的熔合横截面的比率给出。一个“哈勃”型模型也给出了数据的合理描述。这些考虑可能也与国家点火装置的内爆实验有关。
2013-03-19 nucl-ex nucl-th physics.plasm-ph
Structure of weakly collisional shock waves of multicomponent plasmas inside hohlraums of indirect inertial confinement fusions
本研究探索间接惯性约束聚变黑腔内弱碰撞激波的形成与结构特性，揭示静电场主导的离子加速与分离机制及其对内爆效率的影响。
2024-11-17 physics.plasm-ph
Foam Au driven by 4$ω$ - 2$ω$ ignition laser pulse for inertial confinement fusion
绿光（2 $ω$）具有以比蓝光（3 $ω$）显著更多的能量驱动用于激光聚变的点火靶的潜力，并且对于最终光学组件中的光学部件具有相对较高的损伤阈值，但是与3 $ω$相比，绿光具有相对低的激光到X射线转换效率和硬X射线光谱的问题。在本文中，我们建议通过在预脉冲处采用4个$ω$激光，在主脉冲处采用2个$ω$激光（称为4个$ω$ - 2个$ω$点火脉冲），用点火激光脉冲驱动泡沫空腔壁。这种新颖的设计具有以下优点：（1）在主脉冲期间受益于其相对高的能量输出和低损伤阈值的2 $ω$，（2）在再发射中受益于其相对高的激光到X射线转换效率和相对低的M带分数的泡沫，（3）在预脉冲期间受益于其低LPI的4 $ω$。从我们的利用Au材料的1D模拟，与由具有相同脉冲形状的3 $ω$驱动的固体靶相比，由4个$ω$ - 2个$ω$脉冲驱动的泡沫中的激光到X射线转换具有$28\%$的增加。泡沫的相对薄的光学深度是泡沫靶内激光到X射线转换效率增加的主要原因之一。
2017-04-01 physics.plasm-ph
Ion Mix Can Invert Centrifugal Confinement
Princeton University（普林斯顿大学）
本文通过研究离子混合对离心等离子体陷阱性能的影响，提出通过调整离子种类以实现更高效的约束和性能提升。
2026-03-02 physics.plasm-ph
Electron-impact ionization of Si IV-VIII relevant for inertial confinement fusion
本文利用 FAC 中的 CBE、BED 和 DW 方法并结合半经验截面公式，计算 Si IV–VIII 的电子碰撞电离截面与速率系数，验证其在高温聚变等离子体中的可靠性。
2024-12-02 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Investigation of Plasma Mixing Processes in the Context of Indirect Drive Inertial Confinement Fusion
本研究通过一维PIC模拟探究间接驱动ICF黑腔中Au与C₅H₁₂等离子体的混合过程，揭示离子碰撞对扩散特性的影响及各因素作用，推导混合宽度拟合式并发现混合抑制SBS，强调其对LPI模拟的重要性。
2025-03-04 physics.plasm-ph
Large-scale Kinetic Simulations of Colliding Plasmas within a Hohlraum of Indirect Drive Inertial Confinement Fusions
本文利用高阶隐式PIC程序LAPINS大规模重现了间接驱动ICF黑腔内金等离子体与氘等离子体碰撞实验，揭示了动理学激波的形成与传播机制以及准单能氘离子经束-靶反应产生异常展宽中子的过程。
2023-09-20 physics.plasm-ph
Toward inertial confinement fusion energy based on heavy ion beam
重离子惯性聚变（HIF）能是未来人类赖以生存的重要能源之一。在惯性约束聚变中，重离子束（HIB）具有释放聚变能的显著优势：在粒子加速器中，HIB的驱动效率高达30- 40%，并且HIB离子将其能量沉积在材料内部。因此，对聚变靶能量增益的要求相对较低，这将是~50-70以操作具有1GW电力的标准能量输出的HIF聚变反应堆。HIF反应器的操作频率将为约10~15 Hz。几个兆焦耳的高能束照射聚变燃料靶，燃料靶内爆到固体密度的一千倍左右。然后DT燃料被点燃并燃烧。取决于材料，HIB离子沉积范围将为约0.5-1 mm左右。因此，在燃料靶材料中出现相对大的密度尺度长度。大的密度梯度尺度长度有助于降低瑞利-泰勒（R-T）增长率。本文介绍了HIF物理学的主要优点，并展望了我们未来的能源。
2020-05-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Inflationary stimulated Raman scattering in shock-ignition plasmas
在激波点火惯性约束聚变方案中，高强度激光通过不均匀的日冕等离子体传播，驱动设计用于引起燃料点火的激波。在高强度点火激光脉冲作用下，长尺度日冕等离子体中的SRS后向散射很可能处于动力学状态。在这项工作中，我们使用一维粒子模拟细胞显示，有一个非线性的动力学效应引起的频移，导致受激拉曼散射（SRS）在非均匀等离子体的增长远远超过流体理论的预测，所谓的膨胀SRS或iSRS。我们发现，iSRS发生在一个广泛的密度标度长度相关的冲击点火和其他直接驱动的惯性约束聚变计划。冲击点火等离子体中iSRS的存在对冲击点火惯性约束聚变的理论收益具有影响。在这里，我们量化的强度阈值为冲击点火相关参数的iSRS的发病。
2020-11-24 physics.plasm-ph
Experimental and simulative study on laser irradiation of 3D-printed micro-structures at intensities relevant for inertial confinement fusion
本文通过ABC激光装置实验与FLASH三维模拟，研究了惯性约束聚变相关强度下3D打印微结构材料的激光辐照行为，揭示了通孔处的强散射、烧蚀时间一致性及双等离子体衰变现象。
2025-06-04 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Observation and modeling of interspecies ion separation in inertial confinement fusion implosions via imaging x-ray spectroscopy
我们报告了在直接驱动ICF实验中通过光谱、时间和空间分辨成像X射线光谱数据在OMEGA激光设备上进行的种间离子分离的第一个直接实验证据[S. C. Hsu等人，EPL 115，65001（2016）]。这些实验的设计基于这样的预期，即物种间离子热扩散对于具有大质量和电荷差异的物种将是最强的。靶是填充有D2和微量Ar（按原子计0.1%或1%）的球形塑料壳。Ar K壳层光谱特征主要观察到的时间之间的第一冲击收敛和稍早中子爆炸时间，使用时间和空间的集成光谱仪，条纹晶体光谱仪，和两个门控多单色X射线成像仪沿准正交线的视线。详细的光谱分析的空间分辨Ar K-壳线显示偏离初始的1%的Ar气体填充，并显示在不同的时间和径向位置的内爆的Ar浓度增强和耗尽。实验结果解释与辐射流体动力学模拟，包括最近实施的，种间离子扩散的第一性原理模型。实验推断的Ar原子分数的配置文件同意合理的计算配置文件与传入和反弹的第一冲击。
2017-02-14 physics.plasm-ph
A theoretical model for quantifying the imprinting sensitivity of direct-drive inertial confinement fusion implosions
Shanghai Institute of Laser Plasma（上海激光等离子体研究所）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Key Laboratory of Frontier Physics in Controlled Nuclear Fusion（可控核聚变前沿物理中国科学院重点实验室）；Collaborative Innovation Center of IFSA, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学国际前沿科学创新协同创新中心）
该研究提出了一种理论模型，用于量化直接驱动惯性约束聚变侵入对激光印迹的敏感性，并通过实验验证了目标扰动主导的条件。
2026-08-05 physics.plasm-ph
Testing nonlocal models of electron thermal conduction for magnetic and inertial confinement fusion applications
三个模型的非局域电子热输运在这里进行了比较，对弗拉索夫-福克-普朗克（VFP）代码，以评估其准确性的情况下，相关的惯性聚变黑腔和托卡马克刮削层。测试的模型是（一）一个基于矩的方法，使用本征向量积分封闭（EIC）最初开发的纪，赫尔德和Sovinec;（二）非傅立叶朗道流体（NFLF）模型的Dimits，约瑟夫和Umansky;和（三）舒尔茨，尼古拉和Busquet的多群扩散模型（SNB）。我们发现，虽然EIC和NFLF模型准确地预测阻尼率的小幅度的温度扰动（在10%以内，在中度碰撞），他们高估了高达35%的峰值热流，并没有预测预热在更相关的情况下，有一个大的温差。然而，如果注意平均自由程的定义，SNB模型与后一个问题的VFP结果更一致。我们第一次对SNB模型和VFP程序进行了比较，比较结果表明，对于与黑腔有关的非均匀电离问题，SNB模型高估了氦气填充物中的热流量，其系数为~ 2，尽管预测峰值热通量在16%以内。
2017-09-06 physics.plasm-ph
