Maximising plasma turbulence in the hot spot of inertial fusion targets
最大化惯性聚变目标热点的等离子体湍流
基本信息
- 批准号:2285085
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2019
- 资助国家:英国
- 起止时间:2019 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The student will investigate, using relativistic fluid theory and Vlasov-Maxwell simulations, the local heating of a dense plasma by two crossing electron beams generated during multi-PW laser-plasma interactions with a pre-compressed, inertial fusion target. Heating occurs as an instability of the electron beams that drives Langmuir waves, which couple non-linearly into damped ion-acoustic waves and into the background electrons. Initial simulations show a factor-of-2.8 increase in electron kinetic energy with a coupling efficiency of 18%. By considering the collisionless energy deposition of these electron beams, we are able to demonstrate, via sophisticated radiation-hydrodynamic simulations, that this results in significantly increased energy yield from low convergence ratio implosions of deuterium-tritium filled wetted foam capsules, as recently demonstrated on the National Ignition Facility. This approach promises to augment the heating of the central hot spot in these targets, and is attractive as a complementary approach that of fast ignition inertial fusion.The student will:Simulate (Vlasov or possibly particle-in-cell) parameter scan of the energy cascade. The question is how dependent are we upon the electron energy, thermal spread, divergence, beam-to-background density ratio.Simulate the energy cascade process in an inhomogeneous plasma.Simulate energy cascade using finite beams.Help design experiments verifying the energy cascade process.The student will also use machine learning to study the optimisation of the energy deposition process.This projects falls under the EPSRC plasma and laser theme.
学生将使用相对论流体理论和Vlasov-Maxwell模拟,研究在多脉冲激光-等离子体与预压缩的惯性聚变靶相互作用过程中产生的两个交叉电子束对稠密等离子体的局部加热。加热是由于驱动朗缪尔波的电子束的不稳定,朗缪尔波非线性地耦合到被抑制的离子声波和背景电子中。初步模拟表明,电子动能增加了2.8倍,耦合效率为18%。通过考虑这些电子束的无碰撞能量沉积,我们能够通过复杂的辐射流体力学模拟证明,正如最近在国家点火设施上所展示的那样,这导致充氢氚湿泡沫胶囊的低会聚比内爆显著增加能量产量。这种方法有望增加这些靶的中心热点的加热,作为快速点火惯性聚变的补充方法是很有吸引力的。学生将:模拟(Vlasov或可能的单元中粒子)能量级联的参数扫描。问题是我们对电子能量、热扩散、发散、束背密度比的依赖程度。模拟非均匀等离子体中的能量级联过程。使用有限光束模拟能量级联。帮助设计实验验证能量级联过程。学生还将使用机器学习来学习能量沉积过程的优化。本项目属于EPSRC等离子体和激光主题。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
One-dimensional hydrodynamic simulations of low convergence ratio direct-drive inertial confinement fusion implosions.
低收敛比直接驱动惯性限制融合内爆的一维水动力模拟。
- DOI:10.1098/rsta.2020.0224
- 发表时间:2021-01-25
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Paddock RW;Martin H;Ruskov RT;Scott RHH;Garbett W;Haines BM;Zylstra AB;Aboushelbaya R;Mayr MW;Spiers BT;Wang RHW;Norreys PA
- 通讯作者:Norreys PA
Pathways towards break even for low convergence ratio direct-drive inertial confinement fusion
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- DOI:10.1017/s0022377822000265
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Paddock R
- 通讯作者:Paddock R
Measuring the principal Hugoniot of inertial-confinement-fusion-relevant TMPTA plastic foams.
测量与惯性约束聚变相关的 TMPTA 塑料泡沫的主 Hugoniot。
- DOI:10.1103/physreve.107.025206
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Paddock RW
- 通讯作者:Paddock RW
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