Skip to main content
×
×
Home

Developing one-dimensional implosions for inertial confinement fusion science

Abstract

Experiments on the National Ignition Facility show that multi-dimensional effects currently dominate the implosion performance. Low mode implosion symmetry and hydrodynamic instabilities seeded by capsule mounting features appear to be two key limiting factors for implosion performance. One reason these factors have a large impact on the performance of inertial confinement fusion implosions is the high convergence required to achieve high fusion gains. To tackle these problems, a predictable implosion platform is needed meaning experiments must trade-off high gain for performance. LANL has adopted three main approaches to develop a one-dimensional (1D) implosion platform where 1D means measured yield over the 1D clean calculation. A high adiabat, low convergence platform is being developed using beryllium capsules enabling larger case-to-capsule ratios to improve symmetry. The second approach is liquid fuel layers using wetted foam targets. With liquid fuel layers, the implosion convergence can be controlled via the initial vapor pressure set by the target fielding temperature. The last method is double shell targets. For double shells, the smaller inner shell houses the DT fuel and the convergence of this cavity is relatively small compared to hot spot ignition. However, double shell targets have a different set of trade-off versus advantages. Details for each of these approaches are described.

  • View HTML
    • Send article to Kindle

      To send this article to your Kindle, first ensure no-reply@cambridge.org is added to your Approved Personal Document E-mail List under your Personal Document Settings on the Manage Your Content and Devices page of your Amazon account. Then enter the ‘name’ part of your Kindle email address below. Find out more about sending to your Kindle. Find out more about sending to your Kindle.

      Note you can select to send to either the @free.kindle.com or @kindle.com variations. ‘@free.kindle.com’ emails are free but can only be sent to your device when it is connected to wi-fi. ‘@kindle.com’ emails can be delivered even when you are not connected to wi-fi, but note that service fees apply.

      Find out more about the Kindle Personal Document Service.

      Developing one-dimensional implosions for inertial confinement fusion science
      Available formats
      ×
      Send article to Dropbox

      To send this article to your Dropbox account, please select one or more formats and confirm that you agree to abide by our usage policies. If this is the first time you use this feature, you will be asked to authorise Cambridge Core to connect with your <service> account. Find out more about sending content to Dropbox.

      Developing one-dimensional implosions for inertial confinement fusion science
      Available formats
      ×
      Send article to Google Drive

      To send this article to your Google Drive account, please select one or more formats and confirm that you agree to abide by our usage policies. If this is the first time you use this feature, you will be asked to authorise Cambridge Core to connect with your <service> account. Find out more about sending content to Google Drive.

      Developing one-dimensional implosions for inertial confinement fusion science
      Available formats
      ×
Copyright
This is an Open Access article, distributed under the terms of the Creative Commons Attribution licence (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted re-use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Corresponding author
Correspondence to: J. L. Kline, MS E526, PO Box 1663, Los Alamos, NM 87545, USA. Email: jkline@lanl.gov
References
Hide All
1. Dittrich, T. R. Hurricane, O. A. Callahan, D. A. Dewald, E. L. Doeppner, T. Hinkel, D. E. Berzak Hopkins, L. F. Le Pape, S. Ma, T. Milovich, J. L. Moreno, J. C. Patel, P. K. Park, H. S. Remington, B. A. Salmonson, J. D. and Kline, J. L. Phys. Rev. Lett. 112, 055002 (2014).
2. Hurricane, O. A. Callahan, D. A. Casey, D. T. Dewald, E. L. Dittrich, T. R. Doeppner, T. Barrios Garcia, M. A. Hinkel, D. E. Berzak Hopkins, L. F. Kervin, P. Kline, J. L. Le Pape, S. Ma, T. MacPhee, A. G. Milovich, J. L. Moody, J. Pak, A. E. Patel, P. K. Park, H. S. Remington, B. A. Robey, H. F. Salmonson, J. D. Springer, P. T. Tommasini, R. Benedetti, L. R. Caggiano, J. A. Celliers, P. Cerjan, C. Dylla-Spears, R. Edgell, D. Edwards, M. J. Fittinghoff, D. Grim, G. P. Guler, N. Izumi, N. Frenje, J. A. Gatu Johnson, M. Haan, S. Hatarik, R. Herrmann, H. Khan, S. Knauer, J. Kozioziemski, B. J. Kritcher, A. L. Kyrala, G. Maclaren, S. A. Merrill, F. E. Michel, P. Ralph, J. Ross, J. S. Rygg, J. R. Schneider, M. B. Spears, B. K. Widmann, K. and Yeamans, C. B. Phys. Plasmas 21, 056314 (2014).
3. Park, H. S. Hurricane, O. A. Callahan, D. A. Casey, D. T. Dewald, E. L. Dittrich, T. R. Doeppner, T. Hinkel, D. E. Berzak Hopkins, L. F. Le Pape, S. Ma, T. Patel, P. K. Remington, B. A. Robey, H. F. Salmonson, J. D. and Kline, J. L. Phys. Rev. Lett. 112, 055001 (2014).
4. Clark, D. S. Weber, C. R. Milovich, J. L. Salmonson, J. D. Kritcher, A. L. Haan, S. W. Hammel, B. A. Hinkel, D. E. Hurricane, O. A. Jones, O. S. Marinak, M. M. Patel, P. K. Robey, H. F. Sepke, S. M. and Edwards, M. J. Phys. Plasmas 23, 056302 (2016).
5. Nagel, S. R. Haan, S. W. Rygg, J. R. Barrios, M. Benedetti, L. R. Bradley, D. K. Field, J. E. Hammel, B. A. Izumi, N. Jones, O. S. Khan, S. F. Ma, T. Pak, A. E. Tommasini, R. and Town, R. P. J. Phys. Plasmas 22, 022704 (2015).
6. Tommasini, R. Field, J. E. Hammel, B. A. Landen, O. L. Haan, S. W. Aracne-Ruddle, C. Benedetti, L. R. Bradley, D. K. Callahan, D. A. Dewald, E. L. Doeppner, T. Edwards, M. J. Hurricane, O. A. Izumi, N. Jones, O. A. Ma, T. Meezan, N. B. Nagel, S. R. Rygg, J. R. Segraves, K. S. Stadermann, M. Strauser, R. J. and Town, R. P. J. Phys. Plasmas 22, 056315 (2015).
7. Simakov, A. N. Wilson, D. C. Yi, S. A. Kline, J. L. Clark, D. S. Milovich, J. L. Salmonson, J. D. and Batha, S. H. Phys. Plasmas 21, 022701 (2014).
8. Wilson, D. C. Bradley, P. A. Hoffman, N. M. Swenson, F. J. Smitherman, D. P. Chrien, R. E. Margevicius, R. W. Thoma, D. J. Foreman, L. R. Hoffer, J. K. Goldman, S. R. Caldwell, S. E. Dittrich, T. R. Haan, S. W. Marinak, M. M. Pollaine, S. M. and Sanchez, J. J. Phys. Plasmas 5, 1953 (1998).
9. Yi, S. A. Simakov, A. N. Wilson, D. C. Olson, R. E. Kline, J. L. Clark, D. S. Hammel, B. A. Milovich, J. L. Salmonson, J. D. Kozioziemski, B. J. and Batha, S. H. Phys. Plasmas 21, 092701 (2014).
10. Dittrich, T. R. Haan, S. W. Pollaine, S. Burnham, A. K. and Strobel, G. L. Fusion Technol. 31, 402 (1997).
11. Callahan, D. A. Meezan, N. B. Glenzer, S. H. MacKinnon, A. J. Benedetti, L. R. Bradley, D. K. Celeste, J. R. Celliers, P. M. Dixit, S. N. Doppner, T. Dzentitis, E. G. Glenn, S. Haan, S. W. Haynam, C. A. Hicks, D. G. Hinkel, D. E. Jones, O. S. Landen, O. L. London, R. A. MacPhee, A. G. Michel, P. A. Moody, J. D. Ralph, J. E. Robey, H. F. Rosen, M. D. Schneider, M. B. Strozzi, D. J. Suter, L. J. Town, R. P. J. Widmann, K. Williams, E. A. Edwards, M. J. MacGowan, B. J. Lindl, J. D. Atherton, L. J. Kyrala, G. A. Kline, J. L. Olson, R. E. Edgell, D. Regan, S. P. Nikroo, A. Wilkins, H. Kilkenny, J. D. and Moore, A. S. Phys. Plasmas 19, 056305 (2012).
12. Kline, J. L. Yi, S. A. Simakov, A. N. Olson, R. E. Wilson, D. C. Kyrala, G. A. Perry, T. S. Batha, S. H. Zylstra, A. B. Dewald, E. L. Tommasini, R. Ralph, J. E. Strozzi, D. J. MacPhee, A. G. Callahan, D. A. Hinkel, D. E. Hurricane, O. A. Milovich, J. L. Rygg, J. R. Khan, S. F. Haan, S. W. Celliers, P. M. Clark, D. S. Hammel, B. A. Kozioziemski, B. Schneider, M. B. Marinak, M. M. Rinderknecht, H. G. Robey, H. F. Salmonson, J. D. Patel, P. K. Ma, T. Edwards, M. J. Stadermann, M. Baxamusa, S. Alford, C. Wang, M. Nikroo, A. Rice, N. Hoover, D. Youngblood, K. P. Xu, H. Huang, H. and Sio, H. Phys. Plasmas 23, 056310 (2016).
13. Lindl, John Phys. Plasmas 2, 3933 (1995).
14. MacFarlane, J. J. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 81, 287 (2003).
15. Marinak, M. M. Kerbel, G. D. Gentile, N. A. Jones, O. Munro, D. Pollaine, S. Dittrich, T. R. and Haan, S. W. Phys. Plasmas 8, 2275 (2001).
16. Khan, S. F. MacLaren, S. A. Salmonson, J. D. Ma, T. Kyrala, G. A. Pino, J. E. Rygg, J. R. Field, J. E. Tommasini, R. Ralph, J. E. Turnbull, D. P. Mackinnon, A. J. Baker, K. L. Benedetti, L. R. Bradley, D. K. Celliers, P. M. Dewald, E. L. Dittrich, T. R. Hopkins, L. B. Izumi, N. Kervin, M. L. Kline, J. L. Nagel, S. R. Pak, A. and Tipton, R. E. Phys. Plasmas 23, 042708 (2016).
17. Olson, R. E. Leeper, R. J. Yi, S. A. Kline, J. L. Zylstra, A. B. Peterson, R. R. Shah, R. Braun, T. Biener, J. Kozioziemski, B. J. Sater, J. D. Biener, M. M. Hamza, A. V. Nikroo, A. Berzak Hopkins, L. Ho, D. LePape, S. and Meezan, N. B. J. Phys.: Conf. Ser. 717, 012042 (2016).
18. Olson, R. E. and Leeper, R. J. Phys. Plasmas 20, 092705 (2013).
19. Biener, J. Dawedeit, C. Kim, S. H. Braun, T. Worsley, M. A. Chernov, A. A. Walton, C. C. Willey, T. M. Kucheyev, S. O. Shin, S. J. Wang, Y. M. Biener, M. M. Lee, J. R. I. Kozioziemski, B. J. van Buuren, T. Wu, K. J. J. Jr. Satcher, J. H. and Hamza, A. V. Nucl. Fusion 52, 062001 (2012).
20. Braun, T. Walton, C. C. Dawedeit, C. Biener, M. M. Kim, S. H. Willey, T. M. Xiao, X. van Buuren, A. Hamza, A. V. and Biener, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 2600 (2016).
21. Berzak Hopkins, L. F. Meezan, N. B. Le Pape, S. Divol, L. Mackinnon, A. J. Ho, D. D. Hohenberger, M. Jones, O. S. Kyrala, G. Milovich, J. L. Pak, A. Ralph, J. E. Ross, J. S. Benedetti, L. R. Biener, J. Bionta, R. Bond, E. Bradley, D. Caggiano, J. Callahan, D. Cerjan, C. Church, J. Clark, D. Döppner, T. Dylla-Spears, R. Eckart, M. Edgell, D. Field, J. Fittinghoff, D. N. Gatu Johnson, M. Grim, G. Guler, N. Haan, S. Hamza, A. Hartouni, E. P. Hatarik, R. Herrmann, H. W. Hinkel, D. Hoover, D. Huang, H. Izumi, N. Khan, S. Kozioziemski, B. Kroll, J. Ma, T. MacPhee, A. McNaney, J. Merrill, F. Moody, J. Nikroo, A. Patel, P. Robey, H. F. Rygg, J. R. Sater, J. Sayre, D. Schneider, M. Sepke, S. Stadermann, M. Stoeffl, W. Thomas, C. Town, R. P. J. Volegov, P. L. Wild, C. Wilde, C. Woerner, E. Yeamans, C. Yoxall, B. Kilkenny, J. Landen, O. L. Hsing, W. and Edwards, M. J. Phys. Rev. Lett. 114, 175001 (2015).
22. Mackinnon, A. J. Kline, J. L. Dixit, S. N. Glenzer, S. H. Edwards, M. J. Callahan, D. A. Meezan, N. B. Haan, S. W. Kilkenny, J. D. Doppner, T. Farley, D. R. Moody, J. D. Ralph, J. E. MacGowan, B. J. Landen, O. L. Robey, H. F. Boehly, T. R. Celliers, P. M. Eggert, J. H. Krauter, K. Frieders, G. Ross, G. F. Hicks, D. G. Olson, R. E. Weber, S. V. Spears, B. K. Salmonsen, J. D. Michel, P. Divol, L. Hammel, B. Thomas, C. A. Clark, D. S. Jones, O. S. Springer, P. T. Cerjan, C. J. Collins, G. W. Glebov, V. Y. Knauer, J. P. Sangster, C. Stoeckl, C. McKenty, P. McNaney, J. M. Leeper, R. J. Ruiz, C. L. Cooper, G. W. Nelson, A. G. Chandler, G. G. A. Hahn, K. D. Moran, M. J. Schneider, M. B. Palmer, N. E. Bionta, R. M. Hartouni, E. P. LePape, S. Patel, P. K. Izumi, N. Tommasini, R. Bond, E. J. Caggiano, J. A. Hatarik, R. Grim, G. P. Merrill, F. E. Fittinghoff, D. N. Guler, N. Drury, O. Wilson, D. C. Herrmann, H. W. Stoeffl, W. Casey, D. T. Johnson, M. G. Frenje, J. A. Petrasso, R. D. Zylestra, A. Rinderknecht, H. Kalantar, D. H. Dzenitis, J. M. Di Nicola, P. Eder, D. C. Courdin, W. H. Gururangan, G. Burkhart, S. C. Friedrich, S. Blueuel, D. L. Bernstein, L. A. Eckart, M. J. Munro, D. H. Hatchett, S. P. Macphee, A. G. Edgell, D. H. Bradley, D. K. Bell, P. M. Glenn, S. M. Simanovskaia, N. Barrios, M. A. Benedetti, R. Kyrala, G. A. Town, R. P. J. Dewald, E. L. Milovich, J. L. Widmann, K. Moore, A. S. LaCaille, G. Regan, S. P. Suter, L. J. Felker, B. Ashabranner, R. C. Jackson, M. C. Prasad, R. Richardson, M. J. Kohut, T. R. Datte, P. S. Krauter, G. W. Klingman, J. J. Burr, R. F. Land, T. A. Hermann, M. R. Latray, D. A. Saunders, R. L. Weaver, S. Cohen, S. J. Berzins, L. Brass, S. G. Palma, E. S. Lowe-Webb, R. R. McHalle, G. N. Arnold, P. A. Lagin, L. J. Marshall, C. D. Brunton, G. K. Mathisen, D. G. Wood, R. D. Cox, J. R. Ehrlich, R. B. Knittel, K. M. Bowers, M. W. Zacharias, R. A. Young, B. K. Holder, J. P. Kimbrough, J. R. Ma, T. La Fortune, K. N. Widmayer, C. C. Shaw, M. J. Erbert, G. V. Jancaitis, K. S. DiNicola, J. M. Orth, C. Heestand, G. Kirkwood, R. Haynam, C. Wegner, P. J. Whitman, P. K. Hamza, A. Dzenitis, E. G. Wallace, R. J. Bhandarkar, S. D. Parham, T. G. Dylla-Spears, R. Mapoles, E. R. Kozioziemski, B. J. Sater, J. D. Walters, C. F. Haid, B. J. Fair, J. Nikroo, A. Giraldez, E. Moreno, K. Vanwonterghem, B. Kauffman, R. L. Batha, S. Larson, D. W. Fortner, R. J. Schneider, D. H. Lindl, J. D. Patterson, R. W. Atherton, L. J. and Moses, E. I. Phys. Rev. Lett. 108, 215005 (2012).
23. Olson, R. E. Leeper, R. J. Kline, J. L. Zylstra, A. B. Yi, S. A. Biener, J. Braun, T. Kozioziemski, B. J. Sater, J. D. Bradley, P. A. Peterson, R. R. Haines, B. M. Yin, L. Berzak Hopkins, L. F. Meezan, N. B. Walters, C. Biener, M. M. Kong, C. Crippen, J. W. Kyrala, G. A. Shah, R. C. Herrmann, H. W. Wilson, D. C. Hamza, A. V. Nikroo, A. and Batha, S. H. Phys. Rev. Lett. (2016) (accepted for publication).
24. Amendt, P. Cerjan, C. Hamza, A. Hinkel, D. E. Milovich, J. L. and Robey, H. F. Phys. Plasmas 14, 056312 (2007).
25. Amendt, P. A. Robey, H. F. Park, H. S. Tipton, R. E. Turner, R. E. Milovich, J. L. Bono, M. Hibbard, R. Louis, H. Wallace, R. and Glebov, V. Y. Phys. Rev. Lett. 94, 065004 (2005).
26. Milovich, J. L. Amendt, P. Marinak, M. and Robey, H. Phys. Plasmas 11, 1552 (2004).
27. Robey, H. F. Perry, T. S. Park, H. S. Amendt, P. Sorce, C. M. Compton, S. M. Campbell, K. M. and Knauer, J. P. Phys. Plasmas 12, 072701 (2005).
28. Varnum, W. S. Delamater, N. D. Evans, S. C. Gobby, P. L. Moore, J. E. Wallace, J. M. Watt, R. G. Colvin, J. D. Turner, R. Glebov, V. Soures, J. and Stoeckl, C. Phys. Rev. Lett. 84, 5153 (2000).
29. Kyrala, G. A. Delamater, N. Wilson, D. Guzik, J. Haynes, D. Gunderson, M. Klare, K. Watt, R. W. Wood, W. M. and Varnum, W. Laser Part. Beams 23, 187 (2005).
30. Kyrala, G. A. Gunderson, M. A. Delamater, N. D. Haynes, D. A. Wilson, D. C. Guzik, J. A. and Klare, K. A. Phys. Plasmas 13, 056306 (2006).
31. Montgomery, D. S. Daughton, W. S. Gunderson, M. A. Simakov, A. N. Wilson, D. C. Watt, R. G. Kline, J. L. Hayes, A. C. Herrmann, H. W. Boswell, M. Danly, C. R. Merrill, F. E. Batha, S. H. Amendt, P. A. Milovich, J. L. and Robey, H. F. Plans for Double Shell Experiments on NIF, http://meetings.aps.org/link/BAPS.2015.DPP.BO4.12 (2015).
Recommend this journal

Email your librarian or administrator to recommend adding this journal to your organisation's collection.

High Power Laser Science and Engineering
  • ISSN: 2095-4719
  • EISSN: 2052-3289
  • URL: /core/journals/high-power-laser-science-and-engineering
Please enter your name
Please enter a valid email address
Who would you like to send this to? *
×
MathJax

Keywords

Metrics

Full text views

Total number of HTML views: 0
Total number of PDF views: 0 *
Loading metrics...

Abstract views

Total abstract views: 0 *
Loading metrics...

* Views captured on Cambridge Core between <date>. This data will be updated every 24 hours.

Usage data cannot currently be displayed