THREE-DIMENSIONAL MODELLING OF VISIBLE RADIATION PROPAGATION THROUGH CRYOGENIC TARGET WITH HARMONIC PERTURBATIONS OF SHELL AND SOLID FUEL LAYER

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

An indirect-drive cryogenic target is a hollow spherical shell-capsule with solid layer of hydrogen isotopes (fuel) on its inner surface, located in a box-converter which in turn is mounted in a cryostat to provide for operation at a cryogenic temperature. Before placing a target in an ignition experiment at a megajoule energy level facility a thorough characterization of all component elements of the target and of the finished target must be completed.  This paper describes three-dimensional modelling of a visible radiation beam propagation through a cryogenic target to study the robustness of optical shadow method for characterization of a solid fuel layer in an optically transparent shell in the presence of harmonic perturbations of various orders and amplitudes of the shell and fuel layer surfaces, as well as under non-ideal experimental conditions

Sobre autores

Elena Zarubina

The Russian Federal Nuclear Center—All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics (RFNC—VNIIEF);
MSU named after M.V. Lomonosov, MSU Branch in Sarov

Autor responsável pela correspondência
Email: zarubinaelena2@yandex.ru
Rússia, 607188 Sarov, Mira Street, 37; 607328 Sarov, Parkovaya str., 8

Marina Rogozhina

The Russian Federal Nuclear Center—All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics (RFNC—VNIIEF)

Email: rogozhina.marina.a@gmail.com
Rússia, 607188 Sarov, Mira Street, 37

Ivan Chugrov

The Russian Federal Nuclear Center—All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics (RFNC—VNIIEF)

Email: cahbi4var@mail.ru
Rússia, 607188 Sarov, Mira Street, 37

Bibliografia

  1. Ilgisonis V. Fusion research as an essential component of the technological platform of energy security // Energy Policy. 2023. V. 2. No. 180. doi: 10.46920/2409-5516_2023_2180_12
  2. Ilgisonis V.I., Ilyin K.I., Novikov S.G., Olenin Yu.A. On the Program of Russian Research in the Field of Controlled Thermonuclear Fusion and Plasma Technologies // Plasma Physics. 2021. V. 47. No. 11. P. 963—969. doi: 10.31857/S0367292121110172
  3. Averin M.S., Baranova A.S., Busalov A.A., Gnutov A.S., Ermakova I.Yu., Lyapin V.V. Algorithm for transferring a surface mesh in preparing computational meshes for thin-walled structures / Youth in Science: collection of reports from the XXI scientific and technical conference, 2024.
  4. Haan S.W., Lindl J.D., Callahan D.A., Clark D.S. Point design targets, specifications, and requirements for the 2010 ignition campaign on the National Ignition Facility // Physics of Plasmas (1994-present). 2011. V. 18. P. 051001. doi: 10.1063/1.3592169
  5. Harding D.R., Wittman M.D., Edgell D.H. Considerations and Requirements for Providing Cryogenic Targets for Direct-Drive Inertial Fusion Implosions at the National Ignition Facility // Fusion Science and Technology. 2013. V. 63. No. 2. P. 95—105.
  6. Hamza A.V., Nikroo A., Alger E., Antipa N., Atherton L.J., Barker D., Baxamusa S., Bhandarkar S., Biesiada T., Buice E., Carr E., Castro C., Choate C., Conder A., Crippen J., Dylla-Spears R., Dzenitis E., Eddinger S., Emerich M., Fair J., Farrell M., Felker S., Florio J., Forsman A., Giraldez E., Hein N., Hoover D., Horner J., Huang H., Kozioziemski B., Kroll J., Lawson B., Letts S.A., Lord D., Mapoles E., Mauldin M., Miller P., Montesanti R., Moreno K., Parham T., Nathan B., ReynoldsJ., Sater J., Segraves K., Seugling R., Stadermann M., Strauser R., Stephens R., Suratwala T.I., Swisher M., Taylor J.S., Wallace R., Wegner P., Wilkens H., Yoxalla B. Target development for the National Ignition Campaign // Fusion science and technology. 2016. V. 69. P. 395—406.
  7. Harding D.R., Ulreich J., Wittman M.D., Chapman R., Taylor C., Taylor R., Redden N.P. , Lambropoulos J.C., Gram R.Q., Bonino M.J., Turner D.W. Requirements and Capabilities for Fielding Cryogenic DT-Containing Fill-Tube Targets for Direct-Drive Experiments on OMEGA / Fusion Science and Technology, 2017.
  8. Swadling G.F. , Farmer W.A., Chen H., Aybar N., Rubery M.S., Schneider M.B., Liedahl D.A., Lemos N.C., Tubman E., Ross J.S., Hinkel D.E., Landen O.L., Rosen M.D., Rogers S., Newman K., Yanagisawa D., Roskopf N.,Vonhof S., Aghaian L., Mauldin M., Reichelt B.L., Kunimune J. Resolving discrepancies in bang-time predictions for ICF experiments on the NIF: Insights from the Build-A-Hohlraum Campaign // Work in progress. 2025. V. 17. No. 1.
  9. Abu-Shawareb H., The Indirect Drive ICF Collaboration et. al. Achievement of Target Gain Larger than Unity in an Inertial Fusion Experiment // Phys. Rev. Lett. 2024. V. 132. P. 065102. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.065102.
  10. LMJ & PETAL Status and first experiments // Journal of Physics: Conference Series 717. 2016. P. 012084. doi: 10.1088/1742-6596/717/1/012084
  11. Miquel J.-L., Lion C., Vivini P. The Laser Mega-Joule : LMJ & PETAL status and Program Overview // Journal of Physics: Conference Series 688. 2016. P. 012067. doi: 10.1088/1742-6596/688/1/012067
  12. Shaoen Jiang Feng Wang, Yongkun Ding, Shenye Liu, Jiamin Yang, Sanwei Li, Tianxuan Huang, Zhurong Cao, Zhenghua Yang, Xin Hu, Wenyong Miao, Jiyan Zhang, Zhebin Wang, Guohong Yang, Rongqing Yi, Qi Tang, Longyu Kuang, Zhichao Li, Dong Yang, Baohan Zhang. Experimental Progress of Inertial Confinement Fusion Based on ShenGuang III Laser Facility in China /Nucl. Fusion. 2018. doi: 10.1088/1741-4326/aabdb6
  13. https://lasers.llnl.gov/science/achieving-fusion-ignition. Дата обращения 29.04.25 г.
  14. Wittman M.D., Bredesen D. Modeling for Direct Drive Fusion Implosions: Cryogenic Target Filling at Arbitrary Viewing Angles and Yield Prediction. Simon Narang, Sutherland High School, Pittsford, New York. November 2019.
  15. Harding D.R., Wittman M.D., Redden N.P., Edgell D.H., Ulreich J. Comparison of Shadowgraphy and X-Ray Phase Contrast Methods for Characterizing a DT Ice Layer in an Inertial Confinement Fusion Target // Fusion Science and Technology. 2020. doi: 10.1080/15361055.2020.1812990
  16. Tianliang Yan, Kai Wang, Zhongming Zang, An Lu, Xiaobo Hu, Nan Chen, Huxiang Zhang, Chong Liu, Dong Liu. Compact, snapshot and triple-wavelength system for ICF target ice-layer refractive index and thickness measurement // Optics and Laser Technology. 2021. V. 134. P. 106595.
  17. Lamy F., Voisin Y., Diou A., Martin M., Jeannot L., Pascal G., Hermerel C. A Model to Characterize the D-T Layer of ICF Targets by Backlit Optical Shadowgraphy // Fusion Science and Technology. 2005. V. 48. No. 3. P. 1307—1319.
  18. Zarubina E.Yu., Rogozhina M.A., and Chugrov I.A. Creation of the Indirect-Drive Cryogenic Target with the Solid Deuterium Layer // Moscow University Physics Bulletin. 2024. V. 79. No. 1. P. 25—38.
  19. Zarubina E.Yu., Rogozhina M.A., Chugrov I.A. Characterization of Hydrogen Isotopes Layer Parameters in Indirect-Drive Cryogenic Target for Laser Thermonuclear Fusion // FIZMAT. 2024. V. 2. No. 2. P. 134—154.
  20. Zarubina E.Yu., Rogozhina M.A. Shadowgraphic Characterization Method of a Cryogenic Hydrogen Isotope Layer in an Indirect-Drive Target for Inertial Confinement Fusion // Physics of Atomic Nuclei. 2022. V. 5. No. 10. P. 1638—1641. doi: 10.1134/S1063778822100659
  21. Alabuzhev A.A., Belozerova T.S., Henner V.K. Methods of Mathematical Physics. Part II. Special Functions. Legendre Polynomials / Textbook-method manual. Perm: Perm. University, 2009. 76 p.
  22. Born M., Wolf E. Principles of optics. 2nd ed. Translation from English, Main Editorial Board of Physics and Mathematics Literature. Nauka Publishing House, 1973.
  23. Keisuke Iwano, Jiaqi Zhang, Akifumi Iwamoto, Yuki Iwasa, Keisuke Shigemori, Masanori Hara, Yuji Hatano, Takayoshi Norimatsu & Kohei Yamanoi. Refractive index measurements of solid deuterium–tritium // Scientifc Reports. 2022. No. 12. P. 2223. doi: 10.1038/s41598-022-06298-1.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences,

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».