Performance Scaling in Magnetized Liner Inertial Fusion Experiments

被引：82

作者：

Gomez, M. R. ^{[1
]}

Slutz, S. A. ^{[1
]}

Jennings, C. A. ^{[1
]}

Ampleford, D. J. ^{[1
]}

Weis, M. R. ^{[1
]}

Myers, C. E. ^{[1
]}

Yager-Elorriaga, D. A. ^{[1
]}

Hahn, K. D. ^{[2
]}

Hansen, S. B. ^{[1
]}

Harding, E. C. ^{[1
]}

Harvey-Thompson, A. J. ^{[1
]}

Lamppa, D. C. ^{[1
]}

Mangan, M. ^{[1
]}

Knapp, P. F. ^{[1
]}

Awe, T. J. ^{[1
]}

Chandler, G. A. ^{[1
]}

Cooper, G. W. ^{[1
,3
]}

Fein, J. R. ^{[1
]}

Geissel, M. ^{[1
]}

Glinsky, M. E. ^{[1
]}

Lewis, W. E. ^{[1
]}

Ruiz, C. L. ^{[1
]}

Ruiz, D. E. ^{[1
]}

Savage, M. E. ^{[1
]}

Schmit, P. F. ^{[1
]}

Smith, I. C. ^{[1
]}

Styron, J. D. ^{[3
]}

Porter, J. L. ^{[1
]}

Jones, B. ^{[1
]}

Mattsson, T. R. ^{[1
]}

Peterson, K. J. ^{[1
]}

Rochau, G. A. ^{[1
]}

Sinars, D. B. ^{[1
]}

机构：

[1] Sandia Natl Labs, Albuquerque, NM 87185 USA

[2] Lawrence Livermore Natl Lab, Livermore, CA 94550 USA

[3] Univ New Mexico, Albuquerque, NM 87131 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW LETTERS | 2020年 / 125卷 / 15期

关键词：

PHYSICS BASIS; FUEL; IGNITION;

D O I：

10.1103/PhysRevLett.125.155002

中图分类号：

O4 [物理学];

学科分类号：

0702 ;

摘要：

We present experimental results from the first systematic study of performance scaling with drive parameters for a magnetoinertial fusion concept. In magnetized liner inertial fusion experiments, the burn-averaged ion temperature doubles to 3.1 keV and the primary deuterium-deuterium neutron yield increases by more than an order of magnitude to 1.1 x 10(13) (2 kJ deuterium-tritium equivalent) through a simultaneous increase in the applied magnetic field (from 10.4 to 15.9 T), laser preheat energy (from 0.46 to 1.2 kJ), and current coupling (from 16 to 20 MA). Individual parametric scans of the initial magnetic field and laser preheat energy show the expected trends, demonstrating the importance of magnetic insulation and the impact of the Nernst effect for this concept. A drive-current scan shows that present experiments operate close to the point where implosion stability is a limiting factor in performance, demonstrating the need to raise fuel pressure as drive current is increased. Simulations that capture these experimental trends indicate that another order of magnitude increase in yield on the Z facility is possible with additional increases of input parameters.

引用

页数：7

共 50 条

[1] Diagnosing magnetized liner inertial fusion experiments on Z
Hansen, S. B.
Gomez, M. R.
Sefkow, A. B.
Slutz, S. A.
Sinars, D. B.
Hahn, K. D.
Harding, E. C.
Knapp, P. F.
Schmit, P. F.
Awe, T. J.
McBride, R. D.
Jennings, C. A.
Geissel, M.
Harvey-Thompson, A. J.
Peterson, K. J.
Rovang, D. C.
Chandler, G. A.
Cooper, G. W.
Cuneo, M. E.
Herrmann, M. C.
Hess, M. H.
Johns, O.
Lamppa, D. C.
Martin, M. R.
Porter, J. L.
Robertson, G. K.
Rochau, G. A.
Ruiz, C. L.
Savage, M. E.
Smith, I. C.
Stygar, W. A.
Vesey, R. A.
Blue, B. E.
Ryutov, D.
Schroen, D. G.
Tomlinson, K.
PHYSICS OF PLASMAS, 2015, 22 (05)
[2] Magnetized liner inertial fusion platform development to assess performance scaling with drive parameters
Gomez, M. R.
Slutz, S. A.
Jennings, C. A.
Harvey-Thompson, A. J.
Weis, M. R.
Lewis, W. E.
Hutsel, B. T.
Lamppa, D. C.
Geissel, M.
Crabtree, J. A.
Awe, T. J.
Yager-Elorriaga, D. A.
Ruiz, D. E.
Aragon, C.
Benavidez, K. A.
Chandler, G. A.
Cordaro, S. W.
Fein, J. R.
Field, E. S.
Hansen, S. B.
Knapp, P. F.
Jackson, J.
Kaye, R. J.
Lowinske, M.
Lucero, L. M.
Myers, C. E.
Mangan, M. A.
Mannion, O. M.
Norris, B.
Paguio, R. R.
Perea, L.
Porwitzky, A. J.
Rambo, P. K.
Robertson, G. K.
Rovang, D. C.
Sanchez, F.
Savage, M. E.
Schaeuble, M. -a.
Shipley, G. A.
Shores, J. E.
Smith, G. E.
Smith, I. C.
Speas, C. S.
Taylor, J.
Tomlinson, K.
Whittemore, K. A.
Woolstrum, J. M.
Yu, E. P.
Ampleford, D. J.
Beckwith, K.
PHYSICS OF PLASMAS, 2025, 32 (03)
[3] Demonstration of thermonuclear conditions in magnetized liner inertial fusion experiments
Gomez, M. R.
Slutz, S. A.
Sefkow, A. B.
Hahn, K. D.
Hansen, S. B.
Knapp, P. F.
Schmit, P. F.
Ruiz, C. L.
Sinars, D. B.
Harding, E. C.
Jennings, C. A.
Awe, T. J.
Geissel, M.
Rovang, D. C.
Smith, I. C.
Chandler, G. A.
Cooper, G. W.
Cuneo, M. E.
Harvey-Thompson, A. J.
Herrmann, M. C.
Hess, M. H.
Lamppa, D. C.
Martin, M. R.
McBride, R. D.
Peterson, K. J.
Porter, J. L.
Rochau, G. A.
Savage, M. E.
Schroen, D. G.
Stygar, W. A.
Vesey, R. A.
PHYSICS OF PLASMAS, 2015, 22 (05)
[4] INCREASING LOAD CURRENT IN MAGNETIZED LINER INERTIAL FUSION EXPERIMENTS
Gomez, M. R.
Hustel, B. T.
Jennings, C. A.
Martin, M. R.
Cuneo, M. E.
Hess, M. H.
Laity, G. R.
Lamppa, D. C.
Sinars, D. B.
Slutz, S. A.
Stygar, W. A.
2017 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON PLASMA SCIENCE (ICOPS), 2017,
[5] Beryllium liner implosion experiments on the Z accelerator in preparation for magnetized liner inertial fusion
McBride, R. D.
Martin, M. R.
Lemke, R. W.
Greenly, J. B.
Jennings, C. A.
Rovang, D. C.
Sinars, D. B.
Cuneo, M. E.
Herrmann, M. C.
Slutz, S. A.
Nakhleh, C. W.
Ryutov, D. D.
Davis, J. -P.
Flicker, D. G.
Blue, B. E.
Tomlinson, K.
Schroen, D.
Stamm, R. M.
Smith, G. E.
Moore, J. K.
Rogers, T. J.
Robertson, G. K.
Kamm, R. J.
Smith, I. C.
Savage, M.
Stygar, W. A.
Rochau, G. A.
Jones, M.
Lopez, M. R.
Porter, J. L.
Matzen, M. K.
PHYSICS OF PLASMAS, 2013, 20 (05)
[6] Design of magnetized liner inertial fusion experiments using the Z facility
Sefkow, A. B.
Slutz, S. A.
Koning, J. M.
Marinak, M. M.
Peterson, K. J.
Sinars, D. B.
Vesey, R. A.
PHYSICS OF PLASMAS, 2014, 21 (07)
[7] Design of dynamic screw pinch experiments for magnetized liner inertial fusion
Shipley, G. A.
Jennings, C. A.
Schmit, P. F.
PHYSICS OF PLASMAS, 2019, 26 (10)
[8] Controlling morphology and improving reproducibility of magnetized liner inertial fusion experiments
Ampleford, D. J.
Yager-Elorriaga, D. A.
Jennings, C. A.
Harding, E. C.
Gomez, M. R.
Harvey-Thompson, A. J.
Awe, T. J.
Chandler, G. A.
Dunham, G. S.
Geissel, M.
Hahn, K. D.
Hansen, S. B.
Knapp, P. F.
Lamppa, D. C.
Lewis, W. E.
Lucero, L.
Mangan, M.
Paguio, R.
Perea, L.
Robertson, G. A.
Ruiz, C. L.
Ruiz, D. E.
Schmit, P. F.
Slutz, S. A.
Smith, G. E.
Smith, I. C.
Speas, C. S.
Webb, T. J.
Weis, M. R.
Whittemore, K.
Yu, E. P.
Mcbride, R. D.
Peterson, K. J.
Jones, B. M.
Rochau, G. A.
Sinars, D. B.
PHYSICS OF PLASMAS, 2024, 31 (02)
[9] Enhancing performance of magnetized liner inertial fusion at the Z facility
Slutz, S. A.
Gomez, M. R.
Hansen, S. B.
Harding, E. C.
Hutsel, B. T.
Knapp, P. F.
Lamppa, D. C.
Awe, T. J.
Ampleford, D. J.
Bliss, D. E.
Chandler, G. A.
Cuneo, M. E.
Geissel, M.
Glinsky, M. E.
Harvey-Thompson, A. J.
Hess, M. H.
Jennings, C. A.
Jones, B.
Laity, G. R.
Martin, M. R.
Peterson, K. J.
Porter, J. L.
Rambo, P. K.
Rochau, G. A.
Ruiz, C. L.
Savage, M. E.
Schwarz, J.
Schmit, P. F.
Shipley, G.
Sinars, D. B.
Smith, I. C.
Vesey, R. A.
Weis, M. R.
PHYSICS OF PLASMAS, 2018, 25 (11)
[10] Fusion-neutron measurements for magnetized liner inertial fusion experiments on the Z accelerator
Hahn, K. D.
Chandler, G. A.
Ruiz, C. L.
Cooper, G. W.
Gomez, M. R.
Slutz, S.
Sefkow, A. B.
Sinars, D. B.
Hansen, S. B.
Knapp, P. F.
Schmit, P. F.
Harding, E.
Jennings, C. A.
Awe, T. J.
Geissel, M.
Rovang, D. C.
Torres, J. A.
Bur, J. A.
Cuneo, M. E.
Glebov, V. Yu
Harvey-Thompson, A. J.
Herrman, M. C.
Hess, M. H.
Johns, O.
Jones, B.
Lamppa, D. C.
Lash, J. S.
Martin, M. R.
McBride, R. D.
Peterson, K. J.
Porter, J. L.
Reneker, J.
Robertson, G. K.
Rochau, G. A.
Savage, M. E.
Smith, I. C.
Styron, J. D.
Vesey, R. A.
9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INERTIAL FUSION SCIENCES AND APPLICATIONS (IFSA 2015), 2016, 717

← 1 2 3 4 5 →