Valuation of hydrodynamic instabilities in inertial confinement fusion target in a magnetic field

Abstract

Magneto-inertial fusion (MIF) or inertial confinement fusion with magnetized target implosion is considered. Laser-driven MIF allows to compress the preseeded magnetic field to thousands of teslas. Model of high pulse energy laser target interaction is presented. Richtmyer-Meshkov (R-M) instability is investigated for MIF systems. We have shown that there is a possibility to suppress the R-M instability by magnetic field. Modeling the impact of magnetic field on a single plasma jet formed at the ICF laser target compression is performed. It is shown that at the compression and heating of a plasma target by using a rapidly growing external magnetic field and laser radiation the R-M instability can be suppressed.

Робота присвячена принципам магнітно-інерціального термоядерного синтезу (МІТС) і лазерно- плазмовим методам генерації мегагауссного поля при імплозії замагніченої мішені, що відкриває можливості створення нових плазмових джерел високої щільності для застосування їх в матеріалознавчих експериментах і для перспективних напрямків енергетики. МІТС з лазерним драйвером дозволяє стиснути початкове магнітне поле до декількох сотень і навіть тисяч тесла. Такі плазмові системи можуть використовуватися для діагностики та випробувань різних матеріалів. Нестійкість Ріхтмайера-Мєшкова (РМН) досліджена для умов МІТС в імпульсних системах з інерціальним утриманням часток. Представлена модель взаємодії лазера високої енергії імпульсу з плазмовою мішенню, що знаходиться у затравочному магнітному полі. Проведено моделювання впливу магнітного поля на окремий плазмовий струмінь, що утворюється при компресії мішені лазерним променем. Показано, що при стисненні і нагріванні плазми за допомогою бистронаростаючого зовнішнього магнітного поля та лазерного випромінювання можливо подавлення РМН.

Работа посвящена принципам магнитно-инерциального термоядерного синтеза (МИТС) и лазерно- плазменным методам генерации мегагауссного поля при имплозии замагниченной мишени, что открывает возможности создания новых плазменных источников высокой плотности для применения их в материаловедческих экспериментах и для перспективных направлений энергетики. МИТС с лазерным драйвером позволяет сжать первоначальное магнитное поле до нескольких сотен и даже тысяч тесла. Такие плазменные системы могут использоваться для диагностики и испытаний различных материалов. Неустойчивость Рихтмайера-Мешкова (РМН) исследована для условий МИТС в импульсных системах с инерциальным удержанием частиц. Представлена модель взаимодействия лазера высокой энергии импульса с плазменной мишенью, находящейся в затравочном магнитном поле. Проведено моделирование воздействия магнитного поля на отдельную плазменную струю, образующуюся при компрессии мишени лазерным лучом. Показано, что при сжатии и нагреве плазмы с помощью быстронарастающего внешнего магнитного поля и лазерного излучения возможно подавление РМН.