作者帕特里夏·科宁，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 图一:从视角(65°，120°)看，在激光照射的真空室内的胶囊模型
诊断窗口的典型尺寸和位置以蓝色显示
图(b):假设通过窗口的辐射完全损失，在3个窗口的腔室中胶囊上辐射通量的计算减少
将导致内爆不对称的两个因素相关联的数据使劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家们更接近于理解在国家点火设施(NIF)进行的惯性约束聚变实验的模拟和性能之间的差距
这些实验旨在点燃氘氚燃料中传播的聚变燃烧波
为了实现点火，燃料必须达到自热状态，在该状态下产生的能量超过膨胀、热传导和辐射冷却的能量损失
表现最好的ICF内爆，中心热点压力为360千兆巴(10亿个地球大气压)，聚变产额为50千焦，已经开始显示聚变自热的效果
但是这些实验仍然不如一维和二维模拟，一维和二维模拟预测压力超过500千兆巴，动力学由自热主导
通过分析来自几年高产量NIF惯性约束聚变实验的数据，研究人员发现了热点内爆速度和燃料面密度不对称性(内爆冻结聚变燃料壳的总厚度和密度)之间的相关性
激光能量学物理学家汉斯·林德克内赫特实验室(他在LLNL的劳伦斯研究员那里完成了这项工作)、LLNL物理学家丹·凯西和LLNL的同事在《物理评论快报》上报道了这一结果
“我们知道不对称是内爆性能的主要退化，”凯西说
“我们发现三维不对称确实存在，并且在两个关键测量之间是相关的
这些结果为后续追踪不对称来源的工作奠定了基础
" 这种相关性在各种各样的射击和目标配置中是一致的，包括来自高密度碳、“大脚”(高绝热，或压缩减少，高密度碳)和传统的压缩(塑料胶囊)运动的射击
“我们发现，过去三年在NIF进行的ICF计划中，大多数内爆都有一种无意的不对称性，这种不对称性将撞击“推到”一边，而不是均匀地内爆
这意味着一些能量被浪费了，”林得克内赫特说
热点速度和燃料面密度的不对称性在烧蚀材料成分、激光功率历史和其他因素不同的广泛实验中，在大小和方向上惊人地一致，这表明了一个共同的、系统的根本原因
内爆倾向于被推向诊断窗口
这些窗户被较薄的金层覆盖，这样x光相机就可以看到密室里的胶囊
从2016年到2018年，在人类发展中心(圆形)、大脚怪(三角形)和甲烷(方形)活动中，对NIF低温内爆的中子平均热点流速大小和方向进行了评估
灰色符号代表体积速度低于30千米/秒的内爆
荣誉:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 两个重叠诊断 研究人员将他们的分析方法应用于2016年至2018年间在NIF进行的44次低温氘氚冰层内爆
热点运动方向在18个高密度中心中的17个、11个大脚怪中的10个和15个甲烷内爆中的6个被观察到
“这是一个关于两个数据集如何优于一个数据集的经典故事，”林德克内赫特说
NADs记录了多少聚变产生的中子在没有散射的情况下脱离内爆
因此，该诊断可以确定燃料在不同方向上的密度变化
然而，中子活化也可能受到多普勒频移的影响:如果内爆向探测器移动，中子会得到能量提升，因此信号会因为依赖于能量的中子活化截面而增加
中子能谱仪也测量中子多普勒频移
诊断是观察内爆中实际发生的唯一方法，但它们可能有缺陷或被误解
“当你开始收集和解释数据时，很容易对你所看到的是否真实产生争论，尤其是如果结果令人惊讶的话，”林德克内赫特说
“一旦我有了两组数据，我就开始把它们绘制在一起——热点速度与密度不对称——共享的模式就显现出来了，”他说
“来自两个不同且独立审查的诊断的两个支持数据集在如此多的拍摄中以如此不同的条件相互确认，很明显，一些真实且有意义的事情正在发生
" 展望未来，LLNL研究人员正在开发详细的模型，以更定量地评估窗口辐射损失，包括窗口结构和消融动力学的影响
研究人员在论文中说:“根据这些数据，已经启动了一个研究项目，以寻找和控制驱动不对称的根源，这对于正在进行的实现NIF点火的努力仍然是至关重要的一步。”
初步结果表明，激光传输的不对称性与诊断窗口的不对称性相当
胶囊厚度变化、冰层厚度变化和激光与目标的不对准也可能是不对称的来源
“识别和控制这种不对称来源的工作正在进行中，这对于进一步提高内爆性能和实现间接驱动内燃发动机的点火至关重要，”研究人员说
凯西和林德克内赫特共同撰写了论文《国家点火装置惯性约束聚变内爆中的方位驱动不对称》，作者是LLNL的同事罗伯特·哈塔里克、理查德·比昂塔、布莱恩·麦克高恩、普拉夫·帕特尔、尼诺·兰登、埃德·哈图尼和奥马尔·飓风
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