Three-dimensional effects play a crucial role during the hot-spot formation in inertial confinement fusion (ICF) implosions. A data analysis technique for 3D hot-spot reconstruction from experimental observables has been developed to characterize the effects of low modes on 3D hot-spot formations. In nuclear measurements, the effective flow direction, governed by the maximum eigenvalue in the velocity variance of apparent ion temperatures, has been found to agree with the measured hot-spot flows for implosions dominated by mode =1. Asymmetries in areal-density (ρR) measurements were found to be characterized by a unique cosine variation along the hot-spot flow axis. In x-ray images, a 3D hot-spot x-ray emission tomography method was developed to reconstruct the 3D hot-spot plasma emissivity using a generalized spherical-harmonic Gaussian function. The gradient-descent algorithm was used to optimize the mapping between the projections from the 3D hot-spot emission model and the measured x-ray images along multiple views. This work establishes a platform to analyze 3D low-mode core asymmetries in ICF.

1.
S.
Atzeni
and
J.
Meyer-ter-Vehn
,
The Physics of Inertial Fusion: Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter
, 1st ed., International Series of Monographs on Physics Vol.
125
(
Oxford University Press
,
Oxford
,
2004
).
2.
J. D.
Lawson
,
Proc. Phys. Soc. London, Ser. B
70
,
6
(
1957
).
3.
C. D.
Zhou
and
R.
Betti
,
Phys. Plasmas
15
,
102707
(
2008
).
4.
P. Y.
Chang
,
R.
Betti
,
B. K.
Spears
,
K. S.
Anderson
,
J.
Edwards
,
M.
Fatenejad
,
J. D.
Lindl
,
R. L.
McCrory
,
R.
Nora
, and
D.
Shvarts
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
135002
(
2010
).
5.
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. B.
Hopkins
,
J. L.
Kline
,
S. L.
Pape
,
T.
Ma
,
A. G.
MacPhee
,
J. L.
Milovich
,
A.
Pak
,
H.-S.
Park
,
P. K.
Patel
,
B. A.
Remington
,
J. D.
Salmonson
,
P. T.
Springer
, and
R.
Tommasini
,
Nature
506
,
343
(
2014
).
6.
R.
Betti
,
A. R.
Christopherson
,
B. K.
Spears
,
R.
Nora
,
A.
Bose
,
J.
Howard
,
K. M.
Woo
,
M. J.
Edwards
, and
J.
Sanz
,
Phys. Rev. Lett.
114
,
255003
(
2015
).
7.
B.
Cheng
,
T. J. T.
Kwan
,
S. A.
Yi
,
O. L.
Landen
,
Y. M.
Wang
,
C. J.
Cerjan
,
S. H.
Batha
, and
F. J.
Wysocki
,
Phys. Rev. E
98
,
023203
(
2018
).
8.
K. M.
Woo
and
R.
Betti
,
Phys. Plasmas
28
,
054503
(
2021
).
9.
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
).
10.
J. D.
Lindl
,
O. L.
Landen
,
J.
Edwards
,
E. I.
Moses
,
J.
Adams
,
P. A.
Amendt
,
N.
Antipa
,
P. A.
Arnold
,
L. J.
Atherton
,
S.
Azevedo
,
D.
Barker
,
M. A.
Barrios
,
I.
Bass
,
S. H.
Baxamusa
,
R.
Beeler
,
B. V.
Beeman
,
P. M.
Bell
,
L. R.
Benedetti
,
L.
Bernstein
,
L.
Berzak Hopkins
,
S. D.
Bhandarkar
,
T.
Biesiada
,
R. M.
Bionta
,
D. L.
Bleuel
,
E. J.
Bond
,
M.
Borden
,
M. W.
Bowers
,
D. K.
Bradley
,
D.
Browning
,
G. K.
Brunton
,
J.
Bude
,
S. C.
Burkhart
,
R. F.
Burr
,
B.
Butlin
,
J. A.
Caggiano
,
D. A.
Callahan
,
A. C.
Carpenter
,
C. W.
Carr
,
D. T.
Casey
,
C.
Castro
,
J.
Celeste
,
P. M.
Celliers
,
C. J.
Cerjan
,
J.
Chang
,
M.
Chiarappa-Zucca
,
C.
Choate
,
T. J.
Clancy
,
D. S.
Clark
,
S. J.
Cohen
,
G. W.
Collins
,
A.
Conder
,
J. R.
Cox
,
P. S.
Datte
,
G. A.
Deis
,
E. L.
Dewald
,
P. D.
Nicola
,
J. M.
Di Nicola
,
L.
Divol
,
S. N.
Dixit
,
T.
Döppner
,
V.
Draggoo
,
O.
Drury
,
R.
Dylla-Spears
,
E. G.
Dzenitis
,
J. M.
Dzenitis
,
M. J.
Eckart
,
D. C.
Eder
,
J. H.
Eggert
,
R. B.
Ehrlich
,
G. V.
Erbert
,
J.
Fair
,
D. R.
Farley
,
M.
Fedorov
,
B.
Felker
,
R.
Finucane
,
A.
Fisher
,
D. N.
Fittinghoff
,
J.
Folta
,
R. J.
Fortner
,
T.
Frazier
,
G.
Frieders
,
S.
Frieders
,
S.
Friedrich
,
J.
Fry
,
J.
Gaylord
,
S. M.
Glenn
,
S. H.
Glenzer
,
B.
Golick
,
G.
Gururangan
,
G.
Guss
,
S. W.
Haan
,
B. J.
Haid
,
B.
Hammel
,
A. V.
Hamza
,
E. P.
Hartouni
,
R.
Hatarik
,
B. W.
Hatch
,
S. P.
Hatchett
,
R.
Hawley
,
C.
Haynam
,
J.
Heebner
,
G.
Heestand
,
M. R.
Hermann
,
V. J.
Hernandez
,
D. G.
Hicks
,
D. E.
Hinkel
,
D. D.
Ho
,
J. P.
Holder
,
D.
Holunga
,
J.
Honig
,
J.
Horner
,
R. K.
House
,
M.
Hutton
,
N.
Izumi
,
M. C.
Jackson
,
K. S.
Jancaitis
,
D. R.
Jedlovec
,
M. A.
Johnson
,
O. S.
Jones
,
D. H.
Kalantar
,
R. L.
Kauffman
,
L.
Kegelmeyer
,
G.
Kerbel
,
M.
Key
,
S. F.
Khan
,
J. R.
Kimbrough
,
R.
Kirkwood
,
J. J.
Klingman
,
J. A.
Koch
,
T. R.
Kohut
,
J. M.
Koning
,
K. M.
Knittel
,
B. J.
Kozioziemski
,
G. W.
Krauter
,
K.
Krauter
,
A.
Kritcher
,
J.
Kroll
,
W. L.
Kruer
,
G.
LaCaille
,
K. N.
LaFortune
,
L. J.
Lagin
,
T. A.
Land
,
A. B.
Langdon
,
S. H.
Langer
,
D. W.
Larson
,
D. A.
Latray
,
T.
Laurence
,
S.
LePape
,
R. A.
Lerche
,
Z.
Liao
,
J.
Liebman
,
R. A.
London
,
R. R.
Lowe-Webb
,
T.
Ma
,
B. J.
MacGowan
,
A. J.
MacKinnon
,
A. G.
MacPhee
,
T. N.
Malsbury
,
K.
Manes
,
A. M.
Manuel
,
E. R.
Mapoles
,
M. M.
Marinak
,
C. D.
Marshall
,
D.
Mason
,
N.
Masters
,
D. G.
Mathisen
,
I.
Matthews
,
T.
McCarville
,
J. M.
McNaney
,
D. J.
Meeker
,
N. B.
Meezan
,
J.
Menapace
,
P.
Michel
,
P. E.
Miller
,
J. L.
Milovich
,
M.
Mintz
,
R.
Montesanti
,
M.
Monticelli
,
J. D.
Moody
,
M. J.
Moran
,
J. C.
Moreno
,
D. H.
Munro
,
R. A.
Negres
,
J. R.
Nelson
,
M.
Norton
,
M.
Nostrand
,
M.
O'Brien
,
Y. P.
Opachich
,
C.
Orth
,
A. E.
Pak
,
E. S.
Palma
,
J. N. E.
Palmer
,
T. G.
Parham
,
H.-S.
Park
,
P. K.
Patel
,
R. W.
Patterson
,
J. E.
Peterson
,
J. L.
Peterson
,
T.
Phillips
,
R.
Prasad
,
K.
Primdahl
,
S. T.
Prisbrey
,
S. R.
Qiu
,
J. E.
Ralph
,
K. S.
Raman
,
F.
Ravizza
,
B.
Raymond
,
B. A.
Remington
,
M. A.
Rever
,
J.
Reynolds
,
M. J.
Richardson
,
A. C.
Riddle
,
B.
Rittmann
,
M. D.
Rosen
,
J. S.
Ross
,
J. R.
Rygg
,
R. A.
Sacks
,
J. T.
Salmon
,
J. D.
Salmonson
,
J. D.
Sater
,
R. L.
Saunders
,
R.
Sawicki
,
K.
Schaffers
,
D. H.
Schneider
,
M. B.
Schneider
,
H. A.
Scott
,
S. M.
Sepke
,
R.
Seugling
,
D. A.
Shaughnessy
,
M. J.
Shaw
,
R.
Shelton
,
N.
Shen
,
N.
Shingleton
,
N.
Simanovskaia
,
V.
Smalyuk
,
D. A.
Smauley
,
M.
Spaeth
,
B. K.
Spears
,
D. R.
Speck
,
T. M.
Spinka
,
P. T.
Springer
,
M.
Stadermann
,
W.
Stoeffl
,
J.
Stolken
,
C.
Stolz
,
E.
Storm
,
D. J.
Strozzi
,
T.
Suratwala
,
L. J.
Suter
,
J. S.
Taylor
,
C. A.
Thomas
,
G. L.
Tietbohl
,
R.
Tommasini
,
D.
Trummer
,
B.
VanWonterghem
,
R.
Von Rotz
,
R. J.
Wallace
,
C. F.
Walters
,
A.
Wang
,
A. L.
Warrick
,
S.
Weaver
,
S. V.
Weber
,
P. J.
Wegner
,
K.
Widmann
,
C. C.
Widmayer
,
E. A.
Williams
,
P. K.
Whitman
,
K.
Wilhelmsen
,
M.
Witte
,
L.
Wong
,
R. D.
Wood
,
S.
Yang
,
C.
Yeamans
,
B. K.
Young
,
B.
Yoxall
,
R. A.
Zacharias
,
G. B.
Zimmerman
,
S.
Batha
,
C. R.
Danly
,
V.
Fatherley
,
G. P.
Grim
,
N.
Guler
,
H. W.
Herrmann
,
Y.
Kim
,
J. L.
Kline
,
G. A.
Kyrala
,
R. J.
Leeper
,
D.
Martinson
,
F. E.
Merrill
,
R. E.
Olson
,
C.
Wilde
,
M. D.
Wilke
,
D. C.
Wilson
,
G. A.
Chandler
,
G. W.
Cooper
,
K. D.
Hahn
,
K. J.
Peterson
,
C. L.
Ruiz
,
K. C.
Chen
,
N.
Dorsano
,
M.
Emerich
,
C.
Gibson
,
D.
Hoover
,
M.
Hoppe
,
J. D.
Kilkenny
,
K.
Moreno
,
H.
Wilkens
,
S.
Woods
,
J. A.
Frenje
,
M. G.
Johnson
,
C. K.
Li
,
R. D.
Petrasso
,
H.
Rinderknecht
,
M.
Rosenberg
,
F. H.
Séguin
,
A.
Zylstra
,
W.
Garbett
,
P.
Graham
,
T.
Guymer
,
A. S.
Moore
,
J.-L.
Bourgade
,
P.
Gauthier
,
J.-P.
Leidinger
,
L.
Masse
,
F.
Philippe
, and
R. H. H.
Scott
,
Phys. Plasmas
21
,
129902
(
2014
).
11.
A. L.
Kritcher
,
R.
Town
,
D.
Bradley
,
D.
Clark
,
B.
Spears
,
O.
Jones
,
S.
Haan
,
P. T.
Springer
,
J.
Lindl
,
R. H. H.
Scott
,
D.
Callahan
,
M. J.
Edwards
, and
O. L.
Landen
,
Phys. Plasmas
21
,
042708
(
2014
).
12.
K. M.
Woo
,
R.
Betti
,
D.
Shvarts
,
A.
Bose
,
D.
Patel
,
R.
Yan
,
P.-Y.
Chang
,
O. M.
Mannion
,
R.
Epstein
,
J. A.
Delettrez
,
M.
Charissis
,
K. S.
Anderson
,
P. B.
Radha
,
A.
Shvydky
,
I. V.
Igumenshchev
,
V.
Gopalaswamy
,
A. R.
Christopherson
,
J.
Sanz
, and
H.
Aluie
,
Phys. Plasmas
25
,
052704
(
2018
).
13.
P. T.
Springer
,
O. A.
Hurricane
,
J. H.
Hammer
,
R.
Betti
,
D. A.
Callahan
,
E. M.
Campbell
,
D. T.
Casey
,
C. J.
Cerjan
,
D.
Cao
,
E.
Dewald
,
L.
Divol
,
T.
Doeppner
,
M. J.
Edwards
,
J. E.
Field
,
C.
Forrest
,
J.
Frenje
,
J. A.
Gaffney
,
M.
Gatu-Johnson
,
V.
Glebov
,
V. N.
Goncharov
,
G. P.
Grim
,
E.
Hartouni
,
R.
Hatarik
,
D. E.
Hinkel
,
L.
Berzak Hopkins
,
I.
Igumenshchev
,
P.
Knapp
,
J. P.
Knauer
,
A. L.
Kritcher
,
O.
Landen
,
A.
Pak
,
S. L.
Pape
,
T.
Ma
,
A. G.
MacPhee
,
D. H.
Munro
,
R. C.
Nora
,
P. K.
Patel
,
L.
Peterson
,
P. B.
Radha
,
S. P.
Regan
,
H.
Rinderknecht
,
C.
Sangster
,
B. K.
Spears
, and
C.
Stoeckl
,
Nucl. Fusion
59
,
032009
(
2019
).
14.
V.
Gopalaswamy
,
R.
Betti
,
J. P.
Knauer
,
N.
Luciani
,
D.
Patel
,
K. M.
Woo
,
A.
Bose
,
I. V.
Igumenshchev
,
E. M.
Campbell
,
K. S.
Anderson
,
K. A.
Bauer
,
M. J.
Bonino
,
D.
Cao
,
A. R.
Christopherson
,
G. W.
Collins
,
T. J. B.
Collins
,
J. R.
Davies
,
J. A.
Delettrez
,
D. H.
Edgell
,
R.
Epstein
,
C. J.
Forrest
,
D. H.
Froula
,
V. Y.
Glebov
,
V. N.
Goncharov
,
D. R.
Harding
,
S. X.
Hu
,
D. W.
Jacobs-Perkins
,
R. T.
Janezic
,
J. H.
Kelly
,
O. M.
Mannion
,
F. J.
Marshall
,
D. T.
Michel
,
S.
Miller
,
S. F. B.
Morse
,
J. P.
Palastro
,
J.
Peebles
,
P. B.
Radha
,
S. P.
Regan
,
S.
Sampat
,
T. C.
Sangster
,
A. B.
Sefkow
,
W.
Seka
,
R. C.
Shah
,
W. T.
Shmayda
,
A.
Shvydky
,
C.
Stoeckl
,
A. A.
Solodov
,
W.
Theobald
,
J. D.
Zuegel
,
M.
Gatu Johnson
,
R. D.
Petrasso
,
C. K.
Li
, and
J. A.
Frenje
,
Nature
565
,
581
(
2019
).
15.
A.
Lees
,
R.
Betti
,
J. P.
Knauer
,
V.
Gopalaswamy
,
D.
Patel
,
K. M.
Woo
,
K. S.
Anderson
,
E. M.
Campbell
,
D.
Cao
,
J.
Carroll-Nellenback
,
R.
Epstein
,
C.
Forrest
,
V. N.
Goncharov
,
D. R.
Harding
,
S. X.
Hu
,
I. V.
Igumenshchev
,
R. T.
Janezic
,
O. M.
Mannion
,
P. B.
Radha
,
S. P.
Regan
,
A.
Shvydky
,
R. C.
Shah
,
W. T.
Shmayda
,
C.
Stoeckl
,
W.
Theobald
, and
C.
Thomas
,
Phys. Rev. Lett.
127
,
105001
(
2021
).
16.
K. M.
Woo
,
R.
Betti
,
D.
Shvarts
,
O. M.
Mannion
,
D.
Patel
,
V. N.
Goncharov
,
K. S.
Anderson
,
P. B.
Radha
,
J. P.
Knauer
,
A.
Bose
,
V.
Gopalaswamy
,
A. R.
Christopherson
,
E. M.
Campbell
,
J.
Sanz
, and
H.
Aluie
,
Phys. Plasmas
25
,
102710
(
2018
).
18.
L.
Ballabio
,
J.
Källne
, and
G.
Gorini
,
Nucl. Fusion
38
,
1723
(
1998
).
19.
T. J.
Murphy
,
Phys. Plasmas
21
,
072701
(
2014
).
20.
R. E.
Chrien
,
K. A.
Klare
, and
T. J.
Murphy
,
Rev. Sci. Instrum.
68
,
607
(
1997
).
21.
T. J.
Murphy
,
R. E.
Chrien
, and
K. A.
Klare
,
Rev. Sci. Instrum.
68
,
614
(
1997
).
22.
23.
D. H.
Munro
,
J. E.
Field
,
R.
Hatarik
,
J. L.
Peterson
,
E. P.
Hartouni
,
B. K.
Spears
, and
J. D.
Kilkenny
,
Phys. Plasmas
24
,
056301
(
2017
).
24.
O. M.
Mannion
,
V. Y.
Glebov
,
C. J.
Forrest
,
J. P.
Knauer
,
V. N.
Goncharov
,
S. P.
Regan
,
T. C.
Sangster
,
C.
Stoeckl
, and
M.
Gatu Johnson
,
Rev. Sci. Instrum.
89
,
10I131
(
2018
).
25.
K. M.
Woo
,
R.
Betti
,
O. M.
Mannion
,
C. J.
Forrest
,
J. P.
Knauer
,
V. N.
Goncharov
,
P. B.
Radha
,
D.
Patel
,
V.
Gopalaswamy
, and
V. Y.
Glebov
,
Phys. Plasmas
27
,
062702
(
2020
).
26.
O. M.
Mannion
,
K. M.
Woo
,
A. J.
Crilly
,
C. J.
Forrest
,
J. A.
Frenje
,
M. G.
Johnson
,
V. Y.
Glebov
,
J. P.
Knauer
,
Z. L.
Mohamed
,
M. H.
Romanofsky
,
C.
Stoeckl
,
W.
Theobald
, and
S. P.
Regan
,
Rev. Sci. Instrum.
92
,
033529
(
2021
).
27.
Z. L.
Mohamed
,
O. M.
Mannion
,
J. P.
Knauer
,
C. J.
Forrest
,
V. Y.
Glebov
,
C.
Stoeckl
, and
M. H.
Romanofsky
,
Rev. Sci. Instrum.
92
,
043546
(
2021
).
28.
G. C.
Pomraning
,
The Equations of Radiation Hydrodynamics
, 1st ed., International Series of Monographs in Natural Philosophy Vol.
54
(
Pergamon
,
Oxford
,
1973
).
29.
Y. B.
Zel'dovich
and
Y. P.
Raizer
,
Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena
(
Dover
,
Mineola, NY
,
2002
).
30.
J.
Castor
,
Radiation Hydrodynamics
(
Cambridge University Press
,
Cambridge, England
,
2004
).
31.
R. J.
LeVeque
,
Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems, Cambridge Texts in Applied Mathematics
(
Cambridge University Press
,
2002
).
32.
Z.
Liao
and
R.
Couillet
, in
Proceedings of the 35th International Conference on Machine Learning, ICML 2018, July 10–15, 2018, Stockholm, Sweden
(PMLR,
2018
), p.
3078
.
33.
F. J.
Marshall
and
J. A.
Oertel
,
Rev. Sci. Instrum.
68
,
735
(
1997
).
34.
J. J.
MacFarlane
,
I. E.
Golovkin
,
P.
Wang
,
P. R.
Woodruff
, and
N. A.
Pereyra
,
High Energy Density Phys.
3
,
181
(
2007
).
35.
D.
Cao
,
R. C.
Shah
,
S. P.
Regan
,
R.
Epstein
,
I. V.
Igumenshchev
,
V.
Gopalaswamy
,
A. R.
Christopherson
,
W.
Theobald
,
P. B.
Radha
, and
V. N.
Goncharov
,
Phys. Plasmas
26
,
082709
(
2019
).
36.
P. K.
Patel
,
P. T.
Springer
,
C. R.
Weber
,
L. C.
Jarrott
,
O. A.
Hurricane
,
B.
Bachmann
,
K. L.
Baker
,
L. F.
Berzak Hopkins
,
D. A.
Callahan
,
D. T.
Casey
,
C. J.
Cerjan
,
D. S.
Clark
,
E. L.
Dewald
,
L.
Divol
,
T.
Döppner
,
J. E.
Field
,
D.
Fittinghoff
,
J.
Gaffney
,
V.
Geppert-Kleinrath
,
G. P.
Grim
,
E. P.
Hartouni
,
R.
Hatarik
,
D. E.
Hinkel
,
M.
Hohenberger
,
K.
Humbird
,
N.
Izumi
,
O. S.
Jones
,
S. F.
Khan
,
A. L.
Kritcher
,
M.
Kruse
,
O. L.
Landen
,
S. L.
Pape
,
T.
Ma
,
S. A.
MacLaren
,
A. G.
MacPhee
,
L. P.
Masse
,
N. B.
Meezan
,
J. L.
Milovich
,
R.
Nora
,
A.
Pak
,
J. L.
Peterson
,
J.
Ralph
,
H. F.
Robey
,
J. D.
Salmonson
,
V. A.
Smalyuk
,
B. K.
Spears
,
C. A.
Thomas
,
P. L.
Volegov
,
A.
Zylstra
, and
M. J.
Edwards
,
Phys. Plasmas
27
,
050901
(
2020
).
37.
G.
Aubert
,
AIP Adv.
3
,
062121
(
2013
).
38.
J. J.
Sakurai
and
S. F.
Tan
,
Modern Quantum Mechanics
(
Addison-Wesley
,
Reading, MA
,
1994
).
39.
P.
Beckmann
,
Orthogonal Polynomials for Engineers and Physicists
(
Golem Press
,
Boulder, CO
,
1973
).
40.
N. K.
Fontaine
,
R.
Ryf
,
H.
Chen
,
D. T.
Neilson
,
K. H.
Kim
, and
J.
Carpenter
,
Nat. Commun.
10
,
1865
(
2019
).
You do not currently have access to this content.