Radiation-driven, layered deuterium-tritium plastic capsule implosions were carried out using a new, 3-shock “adiabat-shaped” drive on the National Ignition Facility. The purpose of adiabat shaping is to use a stronger first shock, reducing hydrodynamic instability growth in the ablator. The shock can decay before reaching the deuterium-tritium fuel leaving it on a low adiabat and allowing higher fuel compression. The fuel areal density was improved by ∼25% with this new drive compared to similar “high-foot” implosions, while neutron yield was improved by more than 4 times, compared to “low-foot” implosions driven at the same compression and implosion velocity.
References
1.
S.
Atzeni
and J.
Meyer-ter-Vehn
, The Physics of Inertial Fusion: Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter
, International Series of Monographs on Physics (Clarendon Press
, Oxford
, 2004
).2.
J. D.
Lindl
, Inertial Confinement Fusion: The Quest for Ignition and Energy Gain Using Indirect Drive
(Springer-Verlag
, New York
, 1998
).3.
J.
Nuckolls
, L.
Wood
, A.
Thiessen
, and G.
Zimmerman
, Nature
239
, 139
(1972
).4.
E. M.
Campbell
, R.
Cauble
, and B. A.
Remington
, AIP Conf. Proc.
429
, 3
(1998
).5.
V. A.
Smalyuk
, L. J.
Atherton
, L. R.
Benedetti
, R.
Bionta
, D.
Bleuel
, E.
Bond
, D. K.
Bradley
, J.
Caggiano
, D. A.
Callahan
, D. T.
Casey
et al., Phys. Rev. Lett.
111
, 215001
(2013
).6.
M. J.
Edwards
, P. K.
Patel
, J. D.
Lindl
, L. J.
Atherton
, S. H.
Glenzer
, S. W.
Haan
, J. D.
Kilkenny
, O. L.
Landen
, E. I.
Moses
, A.
Nikroo
et al., Phys. Plasmas
20
, 070501
(2013
).7.
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
et al., Phys. Plasmas
18
, 051001
(2011
).8.
S. P.
Regan
, R.
Epstein
, B. A.
Hammel
, L. J.
Suter
, H. A.
Scott
, M. A.
Barrios
, D. K.
Bradley
, D. A.
Callahan
, C.
Cerjan
, G. W.
Collins
et al., Phys. Rev. Lett.
111
, 045001
(2013
).9.
T.
Ma
, S. V.
Weber
, N.
Izumi
, P. T.
Springer
, P. K.
Patel
, M. H.
Key
, L. J.
Atherton
, L. R.
Benedetti
, D. K.
Bradley
, D. A.
Callahan
et al., Phys. Rev. Lett.
111
, 085004
(2013
).10.
11.
G.
Taylor
, Proc. R. Soc. London, Ser. A
201
, 192
(1950
).12.
R. D.
Richtmyer
, Commun. Pure Appl. Math.
13
, 297
(1960
).13.
E. E.
Meshkov
, Sov. Fluid Dyn.
4
, 101
(1969
).14.
V. A.
Smalyuk
, S. V.
Weber
, D. T.
Casey
, D. S.
Clark
, J. E.
Field
, S. W.
Haan
, B. A.
Hammel
, A. V.
Hamza
, D. E.
Hoover
, O. L.
Landen
et al., Phys. Plasmas
22
, 072704
(2015
).15.
S. R.
Nagel
, S. W.
Haan
, J. R.
Rygg
, M.
Barrios
, L. R.
Benedetti
, D. K.
Bradley
, J. E.
Field
, B. A.
Hammel
, N.
Izumi
, O. S.
Jones
et al., Phys. Plasmas
22
, 022704
(2015
).16.
H.-S.
Park
, O. A.
Hurricane
, D. A.
Callahan
, D. T.
Casey
, E. L.
Dewald
, T. R.
Dittrich
, T.
Döppner
, D. E.
Hinkel
, L. F. B.
Hopkins
, S.
Le Pape
et al., Phys. Rev. Lett.
112
, 055001
(2014
).17.
T. R.
Dittrich
, O. A.
Hurricane
, D. A.
Callahan
, E. L.
Dewald
, T.
Döppner
, D. E.
Hinkel
, L. F.
Berzak Hopkins
, S.
Le Pape
, T.
Ma
, J. L.
Milovich
et al., Phys. Rev. Lett.
112
, 055002
(2014
).18.
O. A.
Hurricane
, D. A.
Callahan
, D. T.
Casey
, P. M.
Celliers
, C.
Cerjan
, E. L.
Dewald
, T. R.
Dittrich
, T.
Döppner
, D. E.
Hinkel
, L. F.
Berzak Hopkins
et al., Nature
506
, 343
(2014
).19.
K. S.
Raman
, V. A.
Smalyuk
, D. T.
Casey
, S. W.
Haan
, D. E.
Hoover
, O. A.
Hurricane
, J. J.
Kroll
, A.
Nikroo
, J. L.
Peterson
, B. A.
Remington
et al., Phys. Plasmas
21
, 072710
(2014
).20.
D. T.
Casey
, V. A.
Smalyuk
, K. S.
Raman
, J. L.
Peterson
, L.
Berzak Hopkins
, D. A.
Callahan
, D. S.
Clark
, E. L.
Dewald
, T. R.
Dittrich
et al., Phys. Rev. E
90
, 011102
(2014
).21.
D. S.
Clark
, J. L.
Milovich
, D. E.
Hinkel
, J. D.
Salmonson
, J. L.
Peterson
, L. F.
Berzak Hopkins
, D. C.
Eder
, S. W.
Haan
, O. S.
Jones
, M. M.
Marinak
, H. F.
Robey
, V. A.
Smalyuk
, and C. R.
Weber
, Phys. Plasmas
21
, 112705
(2014
).22.
J. L.
Peterson
, L. F.
Berzak Hopkins
, O. S.
Jones
, and D. S.
Clark
, Phys. Rev. E
91
, 031101(R)
(2015
).23.
K. L.
Baker
, H. F.
Robey
, J. L.
Milovich
, O. S.
Jones
, V. A.
Smalyuk
, D. T.
Casey
, A. G.
MacPhee
, A.
Pak
, P. M.
Celliers
, D. S.
Clark
et al., Phys. Plasmas
22
, 052702
(2015
).24.
J. H.
Gardner
, S. E.
Bodner
, and J. P.
Dahlburg
, Phys. Fluids B
3
, 1070
(1991
).25.
S. E.
Bodner
, D. G.
Colombant
, J. H.
Gardner
, R. H.
Lehmberg
, S. P.
Obenschain
, L.
Phillips
, A. J.
Schmitt
, J. D.
Sethian
, R. L.
McCrory
, W.
Seka
, C. P.
Verdon
, J. P.
Knauer
, B. B.
Afeyan
, and H. T.
Powell
, Phys. Plasmas
5
, 1901
(1998
).26.
V. N.
Goncharov
, J. P.
Knauer
, P. W.
McKenty
, P. B.
Radha
, T. C.
Sangster
, S.
Skupsky
, R.
Betti
, R. L.
McCrory
, and D. D.
Meyerhofer
, Phys. Plasmas
10
, 1906
(2003
).27.
K.
Anderson
and R.
Betti
, Phys. Plasmas
10
, 4448
(2003
).28.
R.
Betti
, K.
Anderson
, J.
Knauer
, T. J. B.
Collins
, R. L.
McCrory
, P. W.
McKenty
, and S.
Skupsky
, Phys. Plasmas
12
, 042703
(2005
).29.
V. A.
Smalyuk
, V. N.
Goncharov
, K. S.
Anderson
, R.
Betti
, R. S.
Craxton
, J. A.
Delettrez
, D. D.
Meyerhofer
, S. P.
Regan
, and T. C.
Sangster
, Phys. Plasmas
14
, 032702
(2007
).30.
N.
Metzler
, A. L.
Velikovich
, and J. H.
Gardner
, Phys. Plasmas
6
, 3283
(1999
).31.
A. L.
Velikovich
, F. L.
Cochran
, and J.
Davis
, Phys. Rev. Lett.
77
, 853
(1996
).32.
A. G.
MacPhee
, J. L.
Peterson
, D. T.
Casey
, D. S.
Clark
, S. W.
Haan
, O. S.
Jones
, O. L.
Landen
, J. L.
Milovich
, H. F.
Robey
, and V. A.
Smalyuk
, “Stabilization of high-compression, indirect-drive inertial confinement fusion implosion using a 4-shock adiabat-shaped drive
,” Phys. Plasmas
22
, 080702
(2015
).33.
D. T.
Casey
, J. L.
Milovich
, V. A.
Smalyuk
, D. S.
Clark
, H. F.
Robey
, A.
Pak
, A. G.
MacPhee
, K. L.
Baker
, T.
Ma
, H.-S.
Park
et al., “Improved performance of high-ρR indirect drive implosions at the National Ignition Facility using a 4-shock adiabat-shaped drive
,” Phys. Rev. Lett.
(in press).34.
V. A.
Smalyuk
, D. T.
Casey
, D. S.
Clark
, M. J.
Edwards
, S. W.
Haan
, A.
Hamza
, D. E.
Hoover
, W. W.
Hsing
, O.
Hurricane
, J. D.
Kilkenny
et al., Phys. Rev. Lett.
112
, 185003
(2014
).35.
V. A.
Smalyuk
, M.
Barrios
, J. A.
Caggiano
, D. T.
Casey
, C. J.
Cerjan
, D. S.
Clark
, M. J.
Edwards
, J. A.
Frenje
, M.
Gatu-Johnson
, V. Y.
Glebov
et al., Phys. Plasmas
21
, 056301
(2014
).36.
J. L.
Peterson
, D. T.
Casey
, O. A.
Hurricane
, K. S.
Raman
, H. F.
Robey
, and V. A.
Smalyuk
, Phys. Plasmas
22
, 056309
(2015
).37.
M. G.
Johnson
, J. A.
Frenje
, D. T.
Casey
, C. K.
Li
, F. H.
Seguin
, R.
Petrasso
, R.
Ashabranner
, R. M.
Bionta
, D. L.
Bleuel
, E. J.
Bond
et al., Rev. Sci. Instrum.
83
, 10D308
(2012
).38.
B. K.
Spears
, private communication (2015
).39.
G. P.
Grim
, N.
Guler
, F. E.
Merrill
, G. L.
Morgan
, C. R.
Danly
, P. L.
Volegov
, C. H.
Wilde
, D. C.
Wilson
, D. S.
Clark
, D. E.
Hinkel
et al., Phys. Plasmas
20
, 056320
(2013
).40.
A.
Pak
et al., “Measurements of in-flight asymmetries for adiabat-shaping campaign” (unpublished).41.
D. L.
Bleuel
, C. B.
Yeamans
, L. A.
Bernstein
, R. M.
Bionta
, J. A.
Caggiano
, D. T.
Casey
, G. W.
Cooper
, O. B.
Drury
, J. A.
Frenje
, C. A.
Hagmann
et al., Rev. Sci. Instrum.
83
(10
), 10D313
(2012
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
