Design of magnetized liner inertial fusion experiments using the Z facility

物理 热核聚变 惯性约束聚变 等离子体 磁流体驱动 核物理学 聚变能 中子 原子物理学 内爆 核聚变 磁流体力学 各向同性 计算物理学 光学
作者
A. B. Sefkow,S. A. Slutz,Joseph Koning,M. M. Marinak,Kyle Peterson,D. B. Sinars,Roger Alan Vesey
出处
期刊:Physics of Plasmas [American Institute of Physics]
卷期号:21 (7) 被引量:129
标识
DOI:10.1063/1.4890298
摘要

The magnetized liner inertial fusion concept has been presented as a path toward obtaining substantial thermonuclear fusion yields using the Z accelerator [S. A. Slutz et al., Phys. Plasmas 17, 056303 (2010)]. We present the first integrated magnetohydrodynamic simulations of the inertial fusion targets, which self-consistently include laser preheating of the fuel, the presence of electrodes, and end loss effects. These numerical simulations provided the design for the first thermonuclear fusion neutron-producing experiments on Z using capabilities that presently exist: peak currents of Imax = 18–20 MA, pre-seeded axial magnetic fields of Bz0=10 T, laser preheat energies of about Elas = 2 kJ delivered in 2 ns, DD fuel, and an aspect ratio 6 solid Be liner imploded to 70 km/s. Specific design details and observables for both near-term and future experiments are discussed, including sensitivity to laser timing and absorbed preheat energy. The initial experiments measured stagnation radii rstag<75 μm, temperatures around 3 keV, and isotropic neutron yields up to YnDD=2×1012, with inferred alpha-particle magnetization parameters around rstag/rLα=1.7 [M. R. Gomez et al., Phys. Rev. Lett. (submitted)].

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