1972年Nuckolls在Nature发表了以直接驱动为例的激光聚变相关计算结果,其中有一个至今仍然熟悉并且引用的结论:1kJ激光能量能够实现增益等于1的点火。今天,随着对点火靶物理认识的加深,无论是增益等于1的点火或者是高增益聚变,都需要至少1MJ的激光能量。实现点火所需要的最小激光能量随着时代有如此大的增加(1kJ到1MJ),主要原因是1970~1990年代随着大量实验的开展以及对物理理解的加深,人们发现点火靶设计归根结底是在有限的驱动能量条件下平衡两个不稳定性(流体力学不稳定性、激光等离子体不稳定性),而两个不稳定性限制了内爆速度只能在(3~4)×107cm/s之间,局限了设计参数的可选范围。
报告先简介1970~1990年代,美国的激光ICF研究在通过大量实验深入理解两个不稳定性的基础上,在大量的点火靶设计思路中(球腔和柱腔,多种靶丸设计,各种黑腔X光转换体或者屏蔽超热电子预热靶丸的结构,激光器从基频到四倍频开),最终收敛出三倍频激光间接驱动单壳层靶丸中心点火的历史过程;分析近年来间接驱动点火靶设计中LPI研究进展,以及相应的对激光驱动器的需求;介绍2011年神光Ⅲ原型采用CPP束匀滑后,物理实验研究从激光焦斑、散射光能量和光谱、X光辐射流等多个方面验证了CPP在改善焦斑光强分布、抑制LPI和提高耦合效率方面具有的重要作用;最后根据近年来神光Ⅲ原型黑腔物理研究的实验数据,评估了剩余未转换激光、激光挂边等非目标产生的辐射流本底对测量的影响,分析了激光束间功率差异、激光弹着点精度对于数据涨落的贡献,从精密物理实验角度进一步明确了对物理设计、制靶、驱动器指标等的需求。
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