A technique for controlling x-ray flux in hohlraums is presented. In indirect drive inertial confinement fusion (ICF), the soft x-rays arriving at the spherical fuel capsule are required to have a specific temporal profile and high spatial uniformity in order to adequately compress and ignite the fuel. Conventionally, this is achieved by modifying the external driver, the hohlraum geometry, and the sites of interaction between the two. In this study, a technique is demonstrated which may have utility in a number of scenarios, both related to ICF and otherwise, in which precise control over the x-ray flux and spatial uniformity are required. X-ray burnthrough barriers situated within the hohlraum are shown to enable control of the flux flowing to an x-ray driven target. Control is achieved through the design of the barrier rather than by modification of the external driver. The concept is investigated using the one-dimensional (1D) radiation hydrodynamics code HYADES in combination with a three-dimensional (3D) time-dependent view-factor code.

1.
V. N.
Goncharov
,
O. V.
Gotchev
,
E.
Vianello
,
T. R.
Boehly
,
J. P.
Knauer
,
P. W.
McKenty
,
P. B.
Radha
,
S. P.
Regan
,
T. C.
Sangster
,
S.
Skupsky
 et al,
Phys. Plasmas
13
,
012702
(
2006
).
2.
J.
Lindl
,
O.
Landen
,
J.
Edwards
,
E.
Moses
, and
NIC Team,
Phys. Plasmas
21
,
020501
(
2014
).
3.
R. H. H.
Scott
,
D. S.
Clark
,
D. K.
Bradley
,
D. A.
Callahan
,
M. J.
Edwards
,
S. W.
Haan
,
O. S.
Jones
,
B. K.
Spears
,
M. M.
Marinak
,
R. P. J.
Town
 et al,
Phys. Rev. Lett.
110
,
075001
(
2013
).
4.
B. K.
Spears
,
M. J.
Edwards
,
S.
Hatchett
,
J.
Kilkenny
,
J.
Knauer
,
A.
Kritcher
,
J.
Lindl
,
D.
Munro
,
P.
Patel
,
H. F.
Robey
, and
R. P. J.
Town
,
Phys. Plasmas
21
,
042702
(
2014
).
5.
J. E.
Bailey
,
G. A.
Rochau
,
R. C.
Mancini
,
C. A.
Iglesias
,
J. J.
MacFarlane
,
I. E.
Golovkin
,
C.
Blancard
,
Ph.
Cosse
, and
G.
Faussurier
,
Phys. Plasmas
16
,
058101
(
2009
).
6.
J. E.
Bailey
,
T.
Nagayama
,
G. P.
Loisel
,
G. A.
Rochau
,
C.
Blancard
,
J.
Colgan
,
Ph.
Cosse
,
G.
Faussurier
,
C. J.
Fontes
,
F.
Gilleron
 et al,
Nature
517
,
56
59
(
2015
).
7.
R.
Cauble
,
D. W.
Phillion
,
T. J.
Hoover
,
N. C.
Holmes
,
J. D.
Kilkenny
, and
R. W.
Lee
,
Phys. Rev. Lett.
70
,
2102
2105
(
1993
).
8.
H. S.
Park
,
R. E.
Rudd
,
R. M.
Cavallo
,
N. R.
Barton
,
A.
Arsenlis
,
J. L.
Belof
,
K. J. M.
Blobaum
,
B. S.
El-Dasher
,
J. N.
Florando
,
C. M.
Huntington
 et al,
Phys. Rev. Lett.
114
,
065502
(
2015
).
9.
S. D.
Rothman
,
A. M.
Evans
,
C. J.
Horsfield
,
P.
Graham
, and
B. R.
Thomas
,
Phys. Plasmas
9
,
1721
(
2002
).
10.
R. F.
Smith
,
J. H.
Eggert
,
R.
Jeanloz
,
T. S.
Duffy
,
D. G.
Braun
,
J. R.
Patterson
,
R. R.
Rudd
,
J.
Biener
,
A. E.
Lazicki
,
A. V.
Hamza
 et al,
Nature
511
,
330
333
(
2014
).
11.
S.
Zhang
,
B.
Militzer
,
M. C.
Gregor
,
K.
Caspersen
,
L. H.
Yang
,
J.
Gaffney
,
T.
Ogitsu
,
D.
Swift
,
A.
Lazicki
,
D.
Erskine
 et al,
Phys. Rev. E
98
,
023205
(
2018
).
12.
J. W.
Murdoch
,
J. D.
Kilkenny
,
D. R.
Gray
, and
W. T.
Toner
,
Phys. Fluids
24
,
2107
(
1981
).
13.
J.
Delettrez
,
D. K.
Bradley
,
P. A.
Jaanimagi
, and
C. P.
Verdon
,
Phys. Rev. A
41
,
5583
5593
(
1990
).
14.
J.
Edwards
,
M.
Dunne
,
D.
Riley
,
R.
Taylor
,
O.
Willi
, and
S. J.
Rose
,
Phys. Rev. Lett.
67
,
3780
3783
(
1991
).
15.
D. R.
Kania
,
H.
Kornblum
,
B. A.
Hammel
,
J.
Seely
,
C.
Brown
,
U.
Feldman
,
G.
Glendinning
,
P.
Young
,
E.
Hsieh
,
M.
Hennesian
 et al,
Phys. Rev. A
46
,
7853
7868
(
1992
).
16.
W.
Schwanda
and
K.
Eidmann
,
Phys. Rev. Lett.
69
,
3507
3510
(
1992
).
17.
C. A.
Back
,
L. Da.
Silva
,
H.
Kornblum
,
D.
Montgomery
,
B.
Macgowan
,
G.
Glendinning
,
J.
Fenske
,
E.
Hsieh
, and
R. W.
Lee
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
51
(
1–2
),
19
25
(
1994
).
18.
R. E.
Olson
,
G. A.
Rochau
,
O. L.
Landen
, and
R. J.
Leeper
,
Phys. Plasmas
11
,
2778
(
2004
).
19.
R. E.
Olson
,
R. J.
Leeper
,
S. C.
Dropinski
,
L. P.
Mix
,
G. A.
Rochau
,
S. H.
Glenzer
,
O. S.
Jones
,
L. J.
Suter
,
J. L.
Kaae
,
C. H.
Shearer
, and
J. N.
Smith
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
2186
(
2003
).
20.
J.
Lindl
,
Phys. Plasmas
2
(
11
),
3933
4024
(
1995
).
21.
M. D.
Rosen
,
Phys. Plasmas
3
,
1803
(
1996
).
22.
J. H.
Hammer
,
M.
Tabak
,
S. C.
Wilks
,
J. D.
Lindl
,
D. S.
Bailey
,
P. W.
Rambo
,
A.
Toor
,
G. B.
Zimmerman
, and
J. L.
Porter
,
Phys. Plasmas
6
,
2129
(
1999
).
23.
M. E.
Cuneo
,
R. A.
Vesey
,
J. L.
Porter
,
G. R.
Bennett
,
D. L.
Hanson
,
L. E.
Ruggles
,
W. W.
Simpson
,
G. C.
Idzorek
,
W. A.
Stygar
,
J. H.
Hammer
 et al,
Phys. Rev. Lett.
88
,
4
(
2002
).
24.
M. E.
Cuneo
,
R. A.
Vesey
,
G. R.
Bennett
,
D. B.
Sinars
,
W. A.
Stygar
,
E. M.
Waisman
,
J. L.
Porter
,
P. K.
Rambo
,
I. C.
Smith
,
S. V.
Lebedev
 et al,
Plasma Phys. Controlled Fusion
48
,
R1
(
2006
).
25.
T. W. L.
Sanford
,
R. E.
Olson
,
R. L.
Bowers
,
G. A.
Chandler
,
M. S.
Derzon
,
D. E.
Hebron
,
R. J.
Leeper
,
R. C.
Mock
,
T. J.
Nash
,
D. L.
Peterson
 et al,
Phys. Rev. Lett.
83
,
5511
5514
(
1999
).
26.
G. H.
Miller
,
E. I.
Moses
, and
C. R.
Wuest
,
Opt. Eng. (Bellingham)
43
,
2841
(
2004
).
27.
E. L.
Dewald
,
R.
Tommasini
,
N. B.
Meezan
,
O. L.
Landen
,
S.
Khan
,
R.
Rygg
,
J.
Field
,
A. S.
Moore
,
D.
Sayre
,
A. J.
MacKinnon
 et al,
Phys. Plasmas
25
,
092702
(
2018
).
28.
E. L.
Dewald
,
C.
Thomas
,
S.
Hunter
,
L.
Divol
,
N.
Meezan
,
S. H.
Glenzer
,
L. J.
Suter
,
E.
Bond
,
J. L.
Kline
,
J.
Celeste
 et al,
Rev. Sci. Instrum.
81
(
10
),
10D938
(
2010
).
29.
T.
Döppner
,
C. A.
Thomas
,
L.
Divol
,
E. L.
Dewald
,
P. M.
Celliers
,
D. K.
Bradley
,
D. A.
Callahan
,
S. N.
Dixit
,
J. A.
Harte
,
S. M.
Glenn
 et al,
Phys. Rev. Lett.
108
(
13
),
135006
(
2012
).
30.
E. L.
Dewald
,
F.
Hartemann
,
P.
Michel
,
J.
Milovich
,
M.
Hohenberger
,
A.
Pak
,
O. L.
Landen
,
L.
Divol
,
H. F.
Robey
,
O. A.
Hurricane
 et al,
Phys. Rev. Lett.
116
(
7
),
075003
(
2016
).
31.
L. J.
Perkins
,
R.
Betti
,
K. N.
Lafortune
, and
W. H.
Williams
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
045004
(
2009
).
32.
W.
Trickey
and
J.
Pasley
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
61
,
105010
(
2019
).
33.
J.
Larsen
,
Foundations of High-Energy-Density Physics: Physical Processes of Matter at Extreme Conditions
(
Cambridge University Press
,
2017
).
34.
S.
Atzeni
and
J.
Meyer-Ter-Vehn
,
The Physics of Inertial Fusion
(
Oxford University Press
,
2004
).
35.
S.
Hatchett
, “
Ablation gas dynamics of low-Z materials illuminated by soft X-rays
,”
Report No. UCRL-JC-108348
(Lawrence Livermore National Laboratory,
1991
).
36.
R. E.
Marshak
,
Phys. Fluids
1
,
24
(
1958
).
37.
J. H.
Hammer
and
M. D.
Rosen
,
Phys. Plasmas
10
,
1829
(
2003
).
38.
R.
Pakula
and
R.
Sigel
,
Phys. Fluids
28
,
232
(
1985
).
39.
Ya. B.
Zel'dovich
and
Yu. P.
Raizer
,
Physics of Shock Waves and High Temperature Hydrodynamic Phenomena
(
Academic
,
New York
,
1966
)
40.
See larsen@casinc.com
for HYADES and APOP commercial products of Cascade Applied Sciences
.
41.
B. I.
Bennett
,
J. D.
Johnson
,
G. I.
Kerley
, and
G. T.
Rood
, “
Recent development in the SESAME equation-of-state library
,”
Report No. LA-7130
(
Los Alamos National Laboratory
,
Los Alamos, NM
,
1978
), see National Technical Information Service Document No. LA7130. Copies may be obtained from the National Technical Information Service, Springfield, VA.
42.
R. M.
More
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
27
(
3
),
345
357
(
1982
).
43.
E. E.
Meshkov
,
Fluid Dyn.
4
(
5
),
101
104
(
1972
).
44.
D. E.
Sharp
,
Physica D
12
,
3
(
1984
).
45.
J.
Delettrez
,
D. K.
Bradley
, and
C. P.
Verdon
,
Phys. Plasmas
1
,
2342
(
1994
).
46.
L. J.
Suter
,
R. L.
Kauffman
,
C. B.
Darrow
,
A. A.
Hauer
,
H.
Kornblum
,
O. L.
Landen
,
T. J.
Orzechowski
,
D. W.
Phillion
,
J. L.
Porter
,
L. V.
Powers
 et al,
Phys. Plasmas
3
,
2057
(
1996
).
You do not currently have access to this content.