Code O-SUKI: Simulation of Direct-Drive Fuel Target Implosion in Heavy Ion Inertial Fusion
O-SUKI程序是一个完整的二维模拟程序系统，用于模拟重离子束惯性约束聚变中直接驱动核聚变芯块的燃料内爆、点火和燃烧过程。O-SUKI代码由OK 3的HIB照明和能量沉积程序的四个程序组成（COMPUT.物理通信181，1332（2010））、拉格朗日流体内爆程序、数据转换程序和欧拉流体内爆、点火和燃烧程序。OK 3计算对球形燃料目标的多个HIBs辐照。在0 K3中，一个HIB被划分成许多子波束。每个重离子子束根据粒子能量沿着轨迹在沉积层中沉积其能量。OK 3还具有HIB轴振荡的摆动运动的功能，并且在燃料目标的能量吸收器内部获得HIB能量沉积空间细节轮廓。球靶内爆二维行为的计算与OK 3耦合的二维拉格朗日流体程序，直到燃料内爆的空隙关闭时间之前。然后将拉格朗日内爆程序得到的数据转换为欧拉内爆程序得到的数据。聚变氘（D）-氚（T）燃料和向内运动的重氚物质在停滞阶段发生严重的内爆和变形。欧拉流体程序适合于模拟聚变燃料的压缩、点火和燃烧过程。代码O-SUKI 2D模拟系统提供了计算和研究HIF目标内爆动力学的能力。
2018-12-18 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
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
A semi-analytic model of magnetized liner inertial fusion
提出了一种磁化直线惯性聚变（MagLIF）的半解析模型。该模型考虑了MagLIF的几个关键方面，包括：（1）燃料的预热（可选地通过激光吸收）;（2）脉冲功率驱动的衬里内爆;（3）具有状态、人工粘性、内部磁压力和欧姆加热的解析方程的衬里压缩性;（4）燃料的绝热压缩和加热;（5）辐射损失和燃料不透明度;（6）具有能斯特热电损耗的磁通量压缩;（7）磁化的电子和离子热传导损耗;（8）端部损耗;（9）由于规定的掺杂剂浓度和污染物混合而引起的增强的损耗;（10）任意氘与氚燃料比的氘-氘和氘-氚初级聚变反应;以及（11）磁化的α粒子燃料加热。我们表明，这个简化的模型，其透明和可访问的物理，可用于再现整个原始MagLIF论文中提出的一般1D行为[S。A. Slutz等人，等离子体17，056303（2010）]。我们还讨论了一些重要的物理见解，作为发展这个模型的结果，如辐射损失率的依赖性的径向部分的燃料是预热。
2015-05-22 physics.plasm-ph
Inertial fusion without compression does not work either with or without nanoplasmonics
对最近发表的一种基于未压缩燃料瞬时加热的惯性聚变方案提出了批评。结果表明，由于低的核反应截面，不能实现有效的聚变和类时的聚变燃烧传播。建议在目标体积内使用纳米球以支持燃料的快速加热也受到质疑。
2020-09-29 physics.plasm-ph
Collisionless shock acceleration in the corona of an inertial confinement fusion pellet with possible application to ion fast ignition
采用二维Particle-In-Cell模拟方法研究了惯性约束聚变弹丸压缩核芯周围电晕等离子体中的无碰撞激波加速。我们表明，强激光脉冲与长尺度等离子体电晕相互作用能够在临界密度附近发射无碰撞冲击。该非线性波通过等离子体反射并加速背景离子而向上传播。我们的研究结果表明，质子的特性适合于离子快点火可以通过这种方式实现。
2020-11-02 physics.plasm-ph
Review of Heavy-Ion Inertial Fusion Physics
本文综述了重离子惯性聚变（HIF）的最新研究成果，包括聚变堆中的重离子束（HIB）输运物理、HIB对直接驱动燃料靶的辐照、燃料靶物理、HIF靶内爆的均匀性、目标内爆非均匀性和鲁棒内爆的平滑机制。HIB具有在惯性聚变中释放聚变能量的显著优选特征：在粒子加速器中，HIB以约30- 40%的高驱动器效率产生，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HIB照亮聚变燃料目标，燃料目标内爆至固体密度的约一千倍。然后DT燃料被点燃并燃烧。HIB离子沉积范围由HIB离子停止长度限定，取决于材料，其将为约1 mm。因此，在燃料靶材料中出现相对大的密度尺度长度。惯性聚变的关键问题之一是球形均匀目标压缩，这将被非均匀内爆降级。瑞利-泰勒（R-T）不稳定性会引起内爆的不均匀性，较大的密度梯度尺度长度有助于降低R-T增长率。
2015-11-20 physics.plasm-ph
An extended hydrodynamics model for inertial confinement fusion hohlraums
在某些惯性约束聚变空腔设计中，内部等离子体的碰撞性不足以用流体动力学模拟代码中实现的欧拉方程满意地描述，特别是在膨胀等离子体流的会聚区域。为了更好地处理这种情况下，本文提出了一种扩展的流体力学模型，包括更高的时刻的粒子速度分布函数，以及物理合理的封闭假设和松弛项。初步的一维数值实现的模型给出了令人满意的结果，在一个测试的情况下，涉及两个等离子体流的高速碰撞。根据实际黑腔几何形状的需要，将该模型扩展到三维的路径进行了简要讨论。
2021-11-29 physics.plasm-ph
Code O-SUKI-N 3D: Upgraded Direct-Drive Fuel Target 3D Implosion Code in Heavy Ion Inertial Fusion
Code O-SUKI-N 3D是2D Code O-SUKI（Comput.物理通信240，83（2019））。O-SUKI-N 3D程序是一个完整的重离子束惯性约束聚变（HIF）直接驱动核聚变芯块燃料内爆、点火和燃烧的三维模拟程序系统，由拉格朗日流体内爆程序、数据转换程序和欧拉流体内爆、点火和燃烧程序3个程序组成。Code O-SUKI-N 3D还可以与OK 3的HIB照明和能量沉积程序（COMPUT.物理通信181，1332（2010））。利用三维拉格朗日流体程序计算了球形靶内爆的三维行为，直到燃料内爆的空洞闭合之前。然后将拉格朗日内爆程序得到的数据转换为三维欧拉程序得到的数据。在三维Euler程序中，计算了DT燃料在滞止、点火和燃烧时的压缩。代码O-SUKI-N三维模拟系统提供了计算和研究HIF目标内爆动力学的能力。
2021-04-30 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Fusion in a magnetically-shielded-grid inertial electrostatic confinement device
介绍了栅网惯性静电约束（IEC）聚变系统的理论，指出栅网受到磁屏蔽时，净能量增益是可能的。一个简化的网格几何形状进行了研究，包括两个负偏置的同轴载流环，定向，使他们的相反的磁场产生一个主轴尖。我们的分析表明，甚至在实验室规模的氘-氘系统中，也可能有比盈亏平衡性能更好的性能。所提出的设备具有不同寻常的属性，它可以避免传统的磁融合系统的尖点损耗和传统的IEC配置的栅极损耗。
2015-10-07 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
Direct asymmetry measurement of temperature and density spatial distributions in inertial confinement fusion plasmas from pinhole space-resolved spectra
首次获得了惯性约束聚变（ICF）内爆堆芯二维空间分辨温度和密度图像。氩掺杂，直接驱动ICF实验进行了欧米茄激光设施和收集的二维空间分辨光谱，从一个阵列的门控，光谱分辨针孔图像记录的多单色X射线成像仪。详细的光谱分析揭示了核心的不对称性，不仅在形状和大小上，而且在温度和密度的空间分布上，从而以前所未有的细节水平表征核心。
2014-05-15 physics.plasm-ph
Optimization of laser illumination configuration for directly driven inertial confinement fusion
Institute of Laser Engineering, Osaka University（大阪大学激光工程研究所）
本文提出了一种新的极性直接驱动方案，通过优化激光配置提高直接驱动惯性约束聚变目标的照明均匀度。
2025-12-04 physics.plasm-ph
On_the_implementation_of_the_conditions_of_Inertial_Confinement_ Fusion by bombarding the target a macro particle
考虑了长度为1厘米、直径为16微米、壁厚为1纳米的锂管段的加速度。这些片段被电子束源产生的质子束充电。然后，它们被螺旋波导中的行波场加速。这些碎片接下来被送到一个目标上，在那里它们在纵向上被压缩三百倍，并径向压缩目标，因此实现了热核聚变的条件。
2013-11-21 physics.plasm-ph
Species separation and modification of neutron diagnostics in inertial-confinement fusion
采用离子Fokker-Planck模型研究了边缘点火低温DT惯性约束聚变（ICF）靶热点中氘（D）和氚（T）的不同行为。相对于等效的单组分模型，T在靶内爆的停滞阶段具有更高的密度和更高的温度。此外，停滞的热点被发现是较低的密度，但比在单物种的情况下更热。结果，在热点中的熔合反应产率显著增加。聚变中子诊断的内爆发现一个更大的离子温度推导出DT反应比DD反应，与NIF的实验结果吻合得很好。因此，ICF靶设计应明确考虑离子动力学效应。
2014-06-27 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
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
Possible Energy Gain for a Plasma Liner-Driven Magneto-Inertial Fusion Concept
磁惯性聚变（MIF）概念的一维参数研究表明，显着的增益可能是可以实现的。这个概念使用了一个动态形成的等离子体壳，具有向内的动量来驱动磁化燃料点火，这反过来又部分燃烧了中间层的非磁化燃料。这个概念被称为等离子射流MIF或PJMIF。自适应网格细化（AMR）欧拉代码（Crestone）的结果进行了比较的拉格朗日代码（LASNEX）。这是首次发表的结果使用Crestone和LASNEX代码的PJMIF概念。
2014-05-13 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。
2026-11-09 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
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
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
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
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
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
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
Semi-analytic model of plasma-jet-driven magneto-inertial fusion
提出了等离子体射流驱动磁惯性聚变的半解析模型。计算了磁化等离子体靶与球形内爆等离子体衬层的一维耦合，考虑了衬层材料的可压缩流体力学和电离、传导和辐射引起的能量损失、聚变燃烧和α沉积、靶中离子和电子的温度、磁压力和燃料燃耗。结果表明，当衬层厚度为1 cm，预热磁化靶初始半径为4 cm时，在球收敛比< 15，衬层能量为20-40 MJ时，一维增益为3-30。给出了参数空间和物理设置的一些探索。观察到的产量表明，有可能点燃额外的致密燃料层，以达到高增益。
2017-02-16 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
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
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
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
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
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
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
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
Frequency domain laser ultrasound for inertial confinement fusion target wall thickness measurements
Research Center for Non Destructive Testing（无损检测研究中心）；General Atomics, Energy Group, Inertial Fusion Technology Division（通用原子能公司，能源集团，惯性聚变技术部）
本文提出基于零群速引导弹性波共振的频域激光超声方法，用于高密度碳胶囊壳厚测量，并通过实验和模拟验证了其有效性与可扩展性。
2026-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
