Magnetized liner inertial fusion (MagLIF) is a fusion concept that uses magnetized, preheated fuel to reduce the implosion velocities and convergence ratios required for ignition. A scaled, laser-driven experimental platform to study MagLIF has been demonstrated on the OMEGA laser system, providing comprehensive experimental data on MagLIF scaling, utilizing the higher shot rate on OMEGA compared to the Z machine. Using this platform, a broader experimental space for MagLIF has been studied. Presented in this article are experimental results that demonstrate that the combination of preheat and magnetization enhances the neutron yield by 470% compared to a reference implosion, significantly more than the yield enhancement by the field or preheat alone. These results are achieved while maintaining a relatively low convergence ratio (<20). The experiments were supported by one-, two-, and three-dimensional radiation-hydrodynamics simulations, all of which suggest that multiple sources of mix play different key roles depending on the scale of the MagLIF experiment.

1.
S. A.
Slutz
,
M. C.
Herrmann
,
R. A.
Vesey
,
A. B.
Sefkow
,
D. B.
Sinars
,
D. C.
Rovang
,
K. J.
Peterson
, and
M. E.
Cuneo
,
Phys. Plasmas
17
,
056303
(
2010
).
2.
Y.
Aglitskiy
,
A. L.
Velikovich
,
M.
Karasik
,
V.
Serlin
,
C. J.
Pawley
,
A. J.
Schmitt
,
S. P.
Obenschain
,
A. N.
Mostovych
,
J. H.
Gardner
, and
N.
Metzler
,
Phys. Plasmas
9
,
2264
(
2002
).
3.
G. I.
Bell
,
Los Alamos Scientific Laboratory
Report No. LA-1321
,
1951
.
4.
M. S.
Plesset
,
J. Appl. Phys.
25
,
96
(
1954
).
5.
J. P.
Knauer
,
O. V.
Gotchev
,
P. Y.
Chang
,
D. D.
Meyerhofer
,
O.
Polomarov
,
R.
Betti
,
J. A.
Frenje
,
C. K.
Li
,
M. J.-E.
Manuel
,
R. D.
Petrasso
,
J. R.
Rygg
, and
F. H.
Séguin
,
Phys. Plasmas
17
,
056318
(
2010
).
6.
J. R.
Davies
,
R.
Betti
,
P.-Y.
Chang
, and
G.
Fiksel
,
Phys. Plasmas
22
,
112703
(
2015
).
7.
A. B.
Sefkow
,
S. A.
Slutz
,
J. M.
Koning
,
M. M.
Marinak
,
K. J.
Peterson
,
D. B.
Sinars
, and
R. A.
Vesey
,
Phys. Plasmas
21
,
072711
(
2014
).
8.
S. A.
Slutz
,
W. A.
Stygar
,
M. R.
Gomez
,
K. J.
Peterson
,
A. B.
Sefkow
,
D. B.
Sinars
,
R. A.
Vesey
,
E. M.
Campbell
, and
R.
Betti
,
Phys. Plasmas
23
,
022702
(
2016
).
9.
M. R.
Gomez
,
S. A.
Slutz
,
A. B.
Sefkow
,
K. D.
Hahn
,
S. B.
Hansen
,
P. F.
Knapp
,
P. F.
Schmit
,
C. L.
Ruiz
,
D. B.
Sinars
,
E. C.
Harding
,
C. A.
Jennings
,
T. J.
Awe
,
M.
Geissel
,
D. C.
Rovang
,
I. C.
Smith
,
G. A.
Chandler
,
G. W.
Cooper
,
M. E.
Cuneo
,
A. J.
Harvey-Thompson
,
M. C.
Herrmann
,
M. H.
Hess
,
D. C.
Lamppa
,
M. R.
Martin
,
R. D.
McBride
,
K. J.
Peterson
,
J. L.
Porter
,
G. A.
Rochau
,
M. E.
Savage
,
D. G.
Schroen
,
W. A.
Stygar
, and
R. A.
Vesey
,
Phys. Plasmas
22
,
056306
(
2015
).
10.
M. R.
Gomez
,
S. A.
Slutz
,
C. A.
Jennings
,
D. J.
Ampleford
,
M. R.
Weis
,
C. E.
Myers
,
D. A.
Yager-Elorriaga
,
K. D.
Hahn
,
S. B.
Hansen
,
E. C.
Harding
,
A. J.
Harvey-Thompson
,
D. C.
Lamppa
,
M.
Mangan
,
P. F.
Knapp
,
T. J.
Awe
,
G. A.
Chandler
,
G. W.
Cooper
,
J. R.
Fein
,
M.
Geissel
,
M. E.
Glinsky
,
W. E.
Lewis
,
C. L.
Ruiz
,
D. E.
Ruiz
,
M. E.
Savage
,
P. F.
Schmit
,
I. C.
Smith
,
J. D.
Styron
,
J. L.
Porter
,
B.
Jones
,
T. R.
Mattsson
,
K. J.
Peterson
,
G. A.
Rochau
, and
D. B.
Sinars
,
Phys. Rev. Lett.
125
,
155002
(
2020
).
11.
J. R.
Davies
,
D. H.
Barnak
,
R.
Betti
,
E. M.
Campbell
,
P.-Y.
Chang
,
A. B.
Sefkow
,
K. J.
Peterson
,
D. B.
Sinars
, and
M. R.
Weis
,
Phys. Plasmas
24
,
062701
(
2017
).
12.
D. H.
Barnak
,
J. R.
Davies
,
R.
Betti
,
M. J.
Bonino
,
E. M.
Campbell
,
V. Y.
Glebov
,
D. R.
Harding
,
J. P.
Knauer
,
S. P.
Regan
,
A. B.
Sefkow
,
A. J.
Harvey-Thompson
,
K. J.
Peterson
,
D. B.
Sinars
,
S. A.
Slutz
,
M. R.
Weis
, and
P.-Y.
Chang
,
Phys. Plasmas
24
,
056310
(
2017
).
13.
M.
Bailly-Grandvaux
,
R.
Florido
,
G.
Peréz-Callejo
,
C. A.
Walsh
,
C.
McGuffey
,
J. J.
Santos
,
F.
Suzuki-Vidal
,
J.
Saret
,
M. A.
Gigosos
,
P.
Bradford
,
C.
Vlachos
,
R. C.
Mancini
, and
F. N.
Beg
, “
Characterizing the effect of magnetization at >10 KT in cylindrically imploded hot dense plasmas using dopant spectroscopy techniques and benchmarked simulations
,” in
Proceedings of the International Conference on Plasma Science (ICOPS)
(
IEEE
,
Seattle, WA
,
2022
), pp.
1
2
.
14.
G.
Pérez-Callejo
,
M.
Bailly-Grandvaux
,
R.
Florido
,
C. A.
Walsh
,
M. A.
Gigosos
,
F. N.
Beg
,
C.
McGuffey
,
R. C.
Mancini
,
F.
Suzuki-Vidal
,
C.
Vlachos
,
P.
Bradford
, and
J. J.
Santos
,
Rev. Sci. Instrum.
93
,
113542
(
2022
).
15.
E. C.
Hansen
,
D. H.
Barnak
,
P.-Y.
Chang
,
R.
Betti
,
E. M.
Campbell
,
J. R.
Davies
,
J. P.
Knauer
,
J. L.
Peebles
,
S. P.
Regan
, and
A. B.
Sefkow
,
Phys. Plasmas
25
,
122701
(
2018
).
16.
D. H.
Barnak
,
M. J.
Bonino
,
P.-Y.
Chang
,
J. R.
Davies
,
E. C.
Hansen
,
D. R.
Harding
,
L. S.
Leal
,
J. L.
Peebles
,
R.
Betti
,
P.-Y.
Chang
,
J. D.
Moody
, and
B. B.
Pollock
, “
Achieving an axial uniform cylindrical implosion on OMEGA
,” in
Proceedings of the 62nd Annual APS DPP Meeting (Virtual)
(
2020
).
17.
G.
Fiksel
,
A.
Agliata
,
D.
Barnak
,
G.
Brent
,
P.-Y.
Chang
,
L.
Folnsbee
,
G.
Gates
,
D.
Hasset
,
D.
Lonobile
,
J.
Magoon
,
D.
Mastrosimone
,
M. J.
Shoup
, and
R.
Betti
,
Rev. Sci. Instrum.
86
,
016105
(
2015
).
18.
C. K.
Li
,
F. H.
Séguin
,
J. A.
Frenje
,
J. R.
Rygg
,
R. D.
Petrasso
,
R. P. J.
Town
,
P. A.
Amendt
,
S. P.
Hatchett
,
O. L.
Landen
,
A. J.
Mackinnon
,
P. K.
Patel
,
V. A.
Smalyuk
,
T. C.
Sangster
, and
J. P.
Knauer
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
135003
(
2006
).
19.
P. V.
Heuer
,
L. S.
Leal
,
J. R.
Davies
,
E. C.
Hansen
,
D. H.
Barnak
,
J. L.
Peebles
,
F.
García-Rubio
,
B.
Pollock
,
J.
Moody
,
A.
Birkel
, and
F. H.
Seguin
,
Phys. Plasmas
29
,
072708
(
2022
).
20.
D. H.
Barnak
,
M. J.
Bonino
,
P.-Y.
Chang
,
J. R.
Davies
,
E. C.
Hansen
,
D. R.
Harding
,
J. L.
Peebles
, and
R.
Betti
,
Phys. Plasmas
27
,
112709
(
2020
).
21.
C.
Stoeckl
,
V. Y.
Glebov
,
S.
Roberts
,
T. C.
Sangster
,
R. A.
Lerche
,
R. L.
Griffith
, and
C.
Sorce
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
1713
(
2003
).
22.
D. B.
Thorn
,
F.
Coppari
,
T.
Döppner
,
M. J.
MacDonald
,
S. P.
Regan
, and
M. B.
Schneider
,
Rev. Sci. Instrum.
89
,
10F119
(
2018
).
23.
E. C.
Hansen
,
J. R.
Davies
,
D. H.
Barnak
,
R.
Betti
,
E. M.
Campbell
,
V. Yu.
Glebov
,
J. P.
Knauer
,
L. S.
Leal
,
J. L.
Peebles
,
A. B.
Sefkow
, and
K. M.
Woo
,
Phys. Plasmas
27
,
062703
(
2020
).
24.
J. R.
Davies
,
D. H.
Barnak
,
R.
Betti
,
E. M.
Campbell
,
V. Yu.
Glebov
,
E. C.
Hansen
,
J. P.
Knauer
,
J. L.
Peebles
, and
A. B.
Sefkow
,
Phys. Plasmas
26
,
022706
(
2019
).
25.
L. S.
Leal
,
A. V.
Maximov
,
E. C.
Hansen
,
J. R.
Davies
,
D. H.
Barnak
,
J. L.
Peebles
,
K. M.
Woo
,
P. V.
Heuer
,
A. B.
Sefkow
, and
R.
Betti
,
Phys. Plasmas
29
,
042703
(
2022
).
26.
J. J.
MacFarlane
,
I. E.
Golovkin
,
P.
Wang
,
P. R.
Woodruff
, and
N. A.
Pereyra
,
High Energy Density Phys.
3
,
181
(
2007
).
27.
A. J.
Harvey-Thompson
,
M. R.
Weis
,
E. C.
Harding
,
M.
Geissel
,
D. J.
Ampleford
,
G. A.
Chandler
,
J. R.
Fein
,
M. E.
Glinsky
,
M. R.
Gomez
,
K. D.
Hahn
,
S. B.
Hansen
,
C. A.
Jennings
,
P. F.
Knapp
,
R. R.
Paguio
,
L.
Perea
,
K. J.
Peterson
,
J. L.
Porter
,
P. K.
Rambo
,
G. K.
Robertson
,
G. A.
Rochau
,
D. E.
Ruiz
,
J.
Schwarz
,
J. E.
Shores
,
D. B.
Sinars
,
S. A.
Slutz
,
G. E.
Smith
,
I. C.
Smith
,
C. S.
Speas
, and
K.
Whittemore
,
Phys. Plasmas
25
,
112705
(
2018
).
28.
P. F.
Knapp
,
M. R.
Gomez
,
S. B.
Hansen
,
M. E.
Glinsky
,
C. A.
Jennings
,
S. A.
Slutz
,
E. C.
Harding
,
K. D.
Hahn
,
M. R.
Weis
,
M.
Evans
,
M. R.
Martin
,
A. J.
Harvey-Thompson
,
M.
Geissel
,
I. C.
Smith
,
D. E.
Ruiz
,
K. J.
Peterson
,
B. M.
Jones
,
J.
Schwarz
,
G. A.
Rochau
,
D. B.
Sinars
,
R. D.
McBride
, and
P.-A.
Gourdain
,
Phys. Plasmas
26
,
012704
(
2019
).
29.
A. J.
Harvey-Thompson
,
A. B.
Sefkow
,
T. N.
Nagayama
,
M. S.
Wei
,
E. M.
Campbell
,
G.
Fiksel
,
P.-Y.
Chang
,
J. R.
Davies
,
D. H.
Barnak
,
V. Y.
Glebov
,
P.
Fitzsimmons
,
J.
Fooks
, and
B. E.
Blue
,
Phys. Plasmas
22
,
122708
(
2015
).
30.
M.
May
,
R.
Heeter
, and
J.
Emig
,
Rev. Sci. Instrum.
75
,
3740
(
2004
).
31.
F. J.
Marshall
,
S. T.
Ivancic
,
C.
Mileham
,
P. M.
Nilson
,
J. J.
Ruby
,
C.
Stoeckl
,
B. S.
Scheiner
, and
M. J.
Schmitt
,
Rev. Sci. Instrum.
92
,
033701
(
2021
).
32.
R.
Nora
,
R.
Betti
,
K. S.
Anderson
,
A.
Shvydky
,
A.
Bose
,
K. M.
Woo
,
A. R.
Christopherson
,
J. A.
Marozas
,
T. J. B.
Collins
,
P. B.
Radha
,
S. X.
Hu
,
R.
Epstein
,
F. J.
Marshall
,
R. L.
McCrory
,
T. C.
Sangster
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Plasmas
21
,
056316
(
2014
).
33.
S. A.
Slutz
and
R. A.
Vesey
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
025003
(
2012
).
34.
P. F.
Schmit
and
D. E.
Ruiz
,
Phys. Plasmas
27
,
062707
(
2020
).
You do not currently have access to this content.