Recent advances in shock timing experiments and analysis techniques now enable shock measurements to be performed in cryogenic deuterium-tritium (DT) ice layered capsule implosions on the National Ignition Facility (NIF). Previous measurements of shock timing in inertial confinement fusion implosions [Boehly et al., Phys. Rev. Lett. 106, 195005 (2011); Robey et al., Phys. Rev. Lett. 108, 215004 (2012)] were performed in surrogate targets, where the solid DT ice shell and central DT gas were replaced with a continuous liquid deuterium (D2) fill. These previous experiments pose two surrogacy issues: a material surrogacy due to the difference of species (D2 vs. DT) and densities of the materials used and a geometric surrogacy due to presence of an additional interface (ice/gas) previously absent in the liquid-filled targets. This report presents experimental data and a new analysis method for validating the assumptions underlying this surrogate technique. Comparison of the data with simulation shows good agreement for the timing of the first three shocks, but reveals a considerable discrepancy in the timing of the 4th shock in DT ice layered implosions. Electron preheat is examined as a potential cause of the observed discrepancy in the 4th shock timing.

1.
J. D.
Lindl
,
P.
Amendt
,
R. L.
Berger
,
S. G.
Glendinning
,
S. H.
Glenzer
,
S. W.
Haan
,
R. L.
Kauffman
,
O. L.
Landen
, and
L. J.
Suter
,
Phys. Plasmas
11
,
339
(
2004
).
2.
M. M.
Marinak
,
G. D.
Kerbel
,
N. A.
Gentile
,
O.
Jones
,
D.
Munro
,
S.
Pollaine
,
T. R.
Dittrich
, and
S. W.
Haan
,
Phys. Plasmas
8
,
2275
(
2001
).
3.
H. F.
Robey
,
B. J.
MacGowan
,
O. L.
Landen
,
K. N.
LaFortune
,
C.
Widmayer
,
P. M.
Celliers
,
J. D.
Moody
,
J. S.
Ross
,
J.
Ralph
,
S.
LePape
,
L. F.
Berzak Hopkins
,
B. K.
Spears
,
S. W.
Haan
,
D.
Clark
,
J. D.
Lindl
, and
M. J.
Edwards
,
Phys. Plasmas
20
,
052707
(
2013
).
4.
D. H.
Munro
,
P. M.
Celliers
,
G. W.
Collins
,
D. M.
Gold
,
L. B.
Da Silva
,
S. W.
Haan
,
R. C.
Cauble
,
B. A.
Hammel
, and
W. W.
Hsing
,
Phys. Plasmas
8
(
5
),
2245
(
2001
).
5.
L. M.
Barker
and
R. E.
Hollenbach
,
J. Appl. Phys.
43
,
4669
(
1972
).
6.
P. M.
Celliers
,
D. K.
Bradley
,
G. W.
Collins
,
D. G.
Hicks
,
T. R.
Boehly
, and
W. J.
Armstrong
,
Rev. Sci. Instrum.
75
,
4916
(
2004
).
7.
P. M.
Celliers
,
G. W.
Collins
,
L. B.
Da Silva
,
D. M.
Gold
,
R.
Cauble
,
R. J.
Wallace
,
M. E.
Foord
, and
B. A.
Hammel
,
Phys. Rev. Lett.
84
(
24
),
5564
(
2000
).
8.
T. R.
Boehly
,
D.
Munro
,
P. M.
Celliers
,
R. E.
Olson
,
D. G.
Hicks
,
V. N.
Goncharov
,
G. W.
Collins
,
H. F.
Robey
,
S. X.
Hu
,
J. A.
Morozas
,
T. C.
Sangster
,
O. L.
Landen
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Plasmas
16
,
056302
(
2009
).
9.
T. R.
Boehly
,
V. N.
Goncharov
,
W.
Seka
,
M. A.
Barrios
,
P. M.
Celliers
,
D. G.
Hicks
,
G. W.
Collins
,
S. X.
Hu
,
J. A.
Marozas
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
195005
(
2011
).
10.
H. F.
Robey
,
T. R.
Boehly
,
P. M.
Celliers
,
J. H.
Eggert
,
D.
Hicks
,
R. F.
Smith
,
R.
Collins
,
M. W.
Bowers
,
K. G.
Krauter
,
P. S.
Datte
,
D. H.
Munro
,
J. L.
Milovich
,
O. S.
Jones
,
P. A.
Michel
,
C. A.
Thomas
,
R. E.
Olson
,
S.
Pollaine
,
R. P. J.
Town
,
S.
Haan
,
D.
Callahan
,
D.
Clark
,
J.
Edwards
,
J. L.
Kline
,
S.
Dixit
,
M. B.
Schneider
,
E. L.
Dewald
,
K.
Widmann
,
J. D.
Moody
,
T.
Döppner
,
H. B.
Radousky
,
A.
Throop
,
D.
Kalantar
,
P.
DiNicola
,
A.
Nikroo
,
J. J.
Kroll
,
A. V.
Hamza
,
J. B.
Horner
,
S. D.
Bhandarkar
,
E.
Dzenitis
,
E.
Alger
,
E.
Giraldez
,
C.
Castro
,
K.
Moreno
,
C.
Haynam
,
K. N.
LaFortune
,
C.
Widmayer
,
M.
Shaw
,
K.
Jancaitis
,
T.
Parham
,
D. M.
Holunga
,
C. F.
Walters
,
B.
Haid
,
E. R.
Mapoles
,
J.
Sater
,
C. R.
Gibson
,
T.
Malsbury
,
J.
Fair
,
D.
Trummer
,
K. R.
Coffee
,
B.
Burr
,
L. V.
Berzins
,
C.
Choate
,
S. J.
Brereton
,
S.
Azevedo
,
H.
Chandrasekaran
,
D. C.
Eder
,
N. D.
Masters
,
A. C.
Fisher
,
P. A.
Sterne
,
B. K.
Young
,
O. L.
Landen
,
B. M.
Van Wonterghem
,
B. J.
MacGowan
,
J.
Atherton
,
J. D.
Lindl
,
D. D.
Meyerhofer
, and
E.
Moses
,
Phys. Plasmas
19
,
042706
(
2012
).
11.
H. F.
Robey
,
P. M.
Celliers
,
J. L.
Kline
,
A. J.
Mackinnon
,
T. R.
Boehly
,
O. L.
Landen
,
J. H.
Eggert
,
D.
Hicks
,
S.
LePape
,
D. R.
Farley
,
M. W.
Bowers
,
K. G.
Krauter
,
D. H.
Munro
,
O. S.
Jones
,
J. L.
Milovich
,
D.
Clark
,
B. K.
Spears
,
R. P. J.
Town
,
S. W.
Haan
,
S.
Dixit
,
M. B.
Schneider
,
E. L.
Dewald
,
K.
Widmann
,
J. D.
Moody
,
T.
Döppner
,
H. B.
Radousky
,
A.
Nikroo
,
J. J.
Kroll
,
A. V.
Hamza
,
J. B.
Horner
,
S. D.
Bhandarkar
,
E.
Dzenitis
,
E.
Alger
,
E.
Giraldez
,
C.
Castro
,
K.
Moreno
,
C.
Haynam
,
K. N.
LaFortune
,
C.
Widmayer
,
M.
Shaw
,
K.
Jancaitis
,
T.
Parham
,
D. M.
Holunga
,
C. F.
Walters
,
B.
Haid
,
T.
Malsbury
,
D.
Trummer
,
K. R.
Coffee
,
B.
Burr
,
L. V.
Berzins
,
C.
Choate
,
S. J.
Brereton
,
S.
Azevedo
,
H.
Chandrasekaran
,
B. K.
Young
,
M. J.
Edwards
,
B. M.
Van Wonterghem
,
B. J.
MacGowan
,
J.
Atherton
,
J. D.
Lindl
,
D. D.
Meyerhofer
, and
E.
Moses
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
215004
(
2012
).
12.
E. F.
Toro
,
Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics
(
Springer Verlag
,
Berlin
,
1999
).
13.
H. F.
Robey
,
J. D.
Moody
,
P. M.
Celliers
,
J. S.
Ross
,
J.
Ralph
,
S.
LePape
,
L. F.
Berzak Hopkins
,
T.
Parham
,
J.
Sater
,
E. R.
Mapoles
,
D. M.
Holunga
,
C. F.
Walters
,
B. J.
Haid
,
B.
Koziozemski
,
R. J.
Dylla-Spears
,
K. G.
Krauter
,
G.
Frieders
,
G.
Ross
,
M. W.
Bowers
,
D. J.
Strozzi
,
B. E.
Yoxall
,
A. V.
Hamza
,
B.
Dzenitis
,
S. D.
Bhandarkar
,
B.
Young
,
B. M.
Van Wonterghem
,
L. J.
Atherton
,
O. L.
Landen
,
M. J.
Edwards
, and
T. R.
Boehly
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
065003
(
2013
).
14.
B. J.
Kozioziemski
,
E. R.
Mapoles
,
J. D.
Sater
,
A. A.
Chernov
,
J. D.
Moody
,
J. B.
Lugten
, and
M. A.
Johnson
,
Fusion Sci. Technol.
59
,
14
(
2011
).
15.
S. W.
Haan
,
J. D.
Lindl
,
D. A.
Callahan
,
D. S.
Clark
,
J. D.
Salmonson
,
B. A.
Hammel
,
L. J.
Atherton
,
R. C.
Cook
,
M. J.
Edwards
,
S.
Glenzer
,
A. V.
Hamza
,
S. P.
Hatchett
,
M. C.
Herrmann
,
D. E.
Hinkel
,
D. D.
Ho
,
H.
Huang
,
O. S.
Jones
,
J.
Kline
,
G.
Kyrala
,
O. L.
Landen
,
B. J.
MacGowan
,
M. M.
Marinak
,
D. D.
Meyerhofer
,
J. L.
Milovich
,
K. A.
Moreno
,
E. I.
Moses
,
D. H.
Munro
,
A.
Nikroo
,
R. E.
Olson
,
K.
Peterson
,
S. M.
Pollaine
,
J. E.
Ralph
,
H. F.
Robey
,
B. K.
Spears
,
P. T.
Springer
,
L. J.
Suter
,
C. A.
Thomas
,
R. P.
Town
,
R.
Vesey
,
S. V.
Weber
,
H. L.
Wilkens
, and
D. C.
Wilson
,
Phys. Plasmas
18
,
051001
(
2011
).
16.
N. C.
Freeman
,
Proc. Roy. Soc., London, Ser. A
228
,
341
(
1955
).
17.
R.
Ishizaki
and
K.
Nishihara
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
1920
(
1997
).
18.
R. J.
Trainor
,
J. W.
Shaner
,
J. M.
Auerbach
, and
N. C.
Holmes
,
Phys. Rev. Lett.
42
,
1154
(
1979
).
19.
J. E.
Miller
,
T. R.
Boehly
,
A.
Melchior
,
D. D.
Meyerhofer
,
P. M.
Celliers
,
J. H.
Eggert
,
D. G.
Hicks
,
C. M.
Sorce
,
J. A.
Oertel
, and
P. M.
Emmel
,
Rev. Sci. Instrum.
78
,
034903
(
2007
).
20.
E. L.
Dewald
,
K. M.
Campbell
,
R. E.
Turner
,
J. P.
Holder
,
O. L.
Landen
,
S. H.
Glenzer
,
R. L.
Kauffman
,
L. J.
Suter
,
M.
Landon
,
M.
Rhodes
, and
D.
Lee
,
Rev. Sci. Instrum.
75
,
3759
(
2004
).
21.
E. L.
Dewald
,
C.
Thomas
,
S.
Hunter
,
L.
Divol
,
N.
Meezan
,
S. H.
Glenzer
,
L. J.
Suter
,
E.
Bond
,
J. L.
Kline
,
J.
Celeste
,
D.
Bradley
,
P.
Bell
,
R. L.
Kauffman
,
J.
Kilkenny
, and
O. L.
Landen
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
10D938
(
2010
).
22.
G. P.
Schurtz
,
Ph. D.
Nicolai
, and
M.
Busquet
,
Phys. Plasmas
7
,
4238
(
2000
).
23.
J. S.
Ross
 et al, “
Direct measurement of the effect of hot electron preheat on a deuterium-tritium cryogenic ice layer
,”
Phys. Rev. Lett.
(submitted).
24.
S. P.
Regan
,
N. B.
Meezan
,
L. J.
Suter
,
D. J.
Strozzi
,
W. L.
Kruer
,
D.
Meeker
,
S. H.
Glenzer
,
W.
Seka
,
C.
Stoeckl
,
V.
Yu. Glebov
,
T. C.
Sangster
,
D. D.
Meyerhofer
,
R. L.
McCrory
,
E. A.
Williams
,
O. S.
Jones
,
D. A.
Callahan
,
M. D.
Rosen
,
O. L.
Landen
,
C.
Sorce
, and
B. J.
MacGowan
,
Phys. Plasmas
17
,
020703
(
2010
).
25.
C.
Cerjan
,
P. T.
Springer
, and
S. M.
Sepke
,
Phys. Plasmas
20
,
056319
(
2013
).
26.
T.
Ma
,
P. K.
Patel
,
N.
Izumi
,
P. T.
Springer
,
M. H.
Key
,
L. J.
Atherton
,
L. R.
Benedetti
,
D. K.
Bradley
,
D. A.
Callahan
,
P. M.
Celliers
,
C. J.
Cerjan
,
D. S.
Clark
,
E. L.
Dewald
,
S. N.
Dixit
,
T.
Döppner
,
D. H.
Edgell
,
R.
Epstein
,
S.
Glenn
,
G.
Grim
,
S. W.
Haan
,
B. A.
Hammel
,
D.
Hicks
,
W. W.
Hsing
,
O. S.
Jones
,
S. F.
Khan
,
J. D.
Kilkenny
,
J. L.
Kline
,
G. A.
Kyrala
,
O. L.
Landen
,
S.
Le Pape
,
B. J.
MacGowan
,
A. J.
Mackinnon
,
A. G.
MacPhee
,
N. B.
Meezan
,
J. D.
Moody
,
A.
Pak
,
T.
Parham
,
H.-S.
Park
,
J. E.
Ralph
,
S. P.
Regan
,
B. A.
Remington
,
H. F.
Robey
,
J. S.
Ross
,
B. K.
Spears
,
V.
Smalyuk
,
L. J.
Suter
,
R.
Tommasini
,
R. P.
Town
,
S. V.
Weber
,
J. D.
Lindl
,
M. J.
Edwards
,
S. H.
Glenzer
, and
E. I.
Moses
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
085004
(
2013
).
27.
D. S.
Clark
,
D. E.
Hinkel
,
D. C.
Eder
,
O. S.
Jones
,
S. W.
Haan
,
B. A.
Hammel
,
M. M.
Marinak
,
J. L.
Milovich
,
H. F.
Robey
,
L. J.
Suter
, and
R. P. J.
Town
,
Phys. Plasmas
20
,
056318
(
2013
).
28.
A. J.
MacKinnon
,
N.
Meezan
,
J. S.
Ross
,
S.
Le Pape
,
L.
Berzak-Hopkins
,
L.
Divol
,
D.
Ho
,
J.
Milovich
,
A.
Pak
,
J.
Ralph
,
T.
Döppner
,
P. K.
Patel
,
C.
Thomas
,
R.
Tommasini
,
S.
Haan
,
A. G.
MacPhee
,
J.
McNaney
,
J.
Caggiano
,
R.
Hatarik
,
R.
Bionta
,
T.
Ma
,
B.
Spears
,
R.
Rygg
,
R.
Benedetti
,
R.
Town
,
D.
Bradley
,
E.
Dewald
,
D.
Fittinghof
,
O.
Jones
,
H. F.
Robey
,
J.
Moody
,
S.
Khan
,
D. A.
Callahan
,
A.
Hamza
,
J.
Biener
,
P. M.
Celliers
,
D. G.
Braun
,
D. J.
Erskine
,
S. T.
Prisbrey
,
R. J.
Wallace
,
B.
Kozioziemski
,
R.
Dylla-Spears
,
J.
Sater
,
G.
Collins
,
E.
Storm
,
W.
Hsing
,
O.
Landen
,
J. L.
Atherton
,
J. D.
Lindl
,
M. J.
Edwards
,
A.
Zylstra
,
M.
Rosenberg
,
H.
Rinderknecht
,
M.
Gatu-Johnson
,
J.
Frenje
,
R.
Petrasso
,
G.
Grim
,
N.
Guler
,
F.
Merrill
,
R.
Olson
,
J. D.
Kilkenny
,
A.
Nikroo
,
K.
Moreno
,
D. E.
Hoover
,
C.
Wild
, and
E.
Werner
, “
High-density carbon ablator experiments on the National Ignition Facility
,”
Phys. Plasmas
(submitted).
29.
J. D.
Moody
,
D. H.
Callahan
,
D.
Hinkel
,
P. A.
Amendt
,
D.
Bradley
,
P. M.
Celliers
,
E. L.
Dewald
,
L.
Divol
,
T.
Döppner
,
D. C.
Eder
,
J.
Edwards
,
O.
Jones
,
S. W.
Haan
,
N.
Izumi
,
R. L.
Kauffman
,
J. D.
Kilkenny
,
O.
Landen
,
B.
Lasinski
,
S.
LePape
,
T.
Ma
,
B. J.
MacGowan
,
A. J.
Mackinnon
,
D.
Meeker
,
N.
Meezan
,
P.
Michel
,
J. L.
Milovich
,
D.
Munro
,
A. E.
Pak
,
M.
Rosen
,
J.
Ralph
,
H. F.
Robey
,
J. S.
Ross
,
D.
Strozzi
,
E.
Storm
,
C.
Thomas
,
R. P. J.
Town
,
J.
Kline
,
G.
Kyrala
,
A.
Nikroo
,
T.
Boehly
, and
S. H.
Glenzer
, “
Progress in hohlraum physics for the Nation Ignition Facility
,”
Phys. Plasmas
(submitted).
You do not currently have access to this content.