Forskere arbejder på at fremme forståelsen af ​​hydrodynamiske ustabilitet i NIF, astrofysik

I en Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ) "Special Feature" -papir udgivet online den 26. juni, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) og University of Michigan forskere rapporterede om nylige eksperimenter og teknikker designet til at forbedre forståelse og kontrol af hydrodynamiske (væske) ustabilitet i indstillinger med høj energitæthed (HED), f.eks. National Ignition Facility (NIF).

Dette papir beskrev fire områder af HED-forskning, der fokuserer på Rayleigh-Taylor (RT) ustabilitet, som opstår, når to væsker eller plasmaer med forskellig densitet accelereres sammen, med den lettere (lavere densitet) væske, der skubber og accelererer den tungere (højere densitet) væske.

Disse ustabilitet kan forringe NIF -implosionsydelsen, fordi de forstærker måldefekter såvel som forstyrrelser forårsaget af tekniske funktioner som "telte", der bruges til at suspendere målkapslen i hohlraum og påfyldningsrøret, der injicerer fusionsbrændstof i kapslen.

Omvendt RT og dens stødanalog, Richtmyer-Meshkov ustabilitet, ses når stjerneksplosioner (supernovaer) skubber deres kernemateriale ud, såsom titanium, jern og nikkel, ind i det interstellare rum. Materialet trænger igennem og overskrider de ydre konvolutter af de lettere elementer af silicium, ilt, kulstof, helium og hydrogen. Ud over, et unikt regime af HED solid-state plaststrøm og hydrodynamiske ustabilitet kan forekomme i dynamikken i planetdannelse og asteroide- og meteorpåvirkninger.

Det PNAS papir præsenterer resuméer af undersøgelser af en lang række HED RT -ustabiliteter, der er relevante for astrofysik, planetarisk videnskab, hypervelocity impact dynamics og inertial confinement fusion (ICF).

Forskerne sagde, at undersøgelserne, mens det primært er rettet mod at forbedre forståelsen af ​​stabiliseringsmekanismer i RT vækst på NIF implosioner, tilbyder også "unikke muligheder for at studere fænomener, der typisk kun findes i astrofysik med høj energi, astronomi og planetvidenskab, "såsom det indre af planeter og stjerner, dynamikken i planetarisk dannelse, supernovaer, kosmiske gammastråler og galaktiske fusioner.

NIF HED-eksperimenter kan generere tryk på op til 100 terapascal (en milliard atmosfærer). Disse ekstreme forhold gør det muligt at køre forskningsprøver, eller komprimeret, til den slags pres, der findes i planetarisk interiør og interiøret i brune dværge (undertiden kaldet "mislykkede stjerner"). De egner sig også til studier af RT-evolution lige fra hot, tætte plasmaer og brændende hot spots i midten af ​​ICF -implosioner til relativt kølige, højtryksmaterialer, der gennemgår solid-state plaststrøm ved høj belastning og belastningshastighed.

"Vi fandt ud af, at materialestyrken i disse højtryks, fast tilstand, eksperimenter med høj gennemstrømningshastighed i plast er store og kan reducere RT-vækstraterne betydeligt sammenlignet med klassiske værdier, "sagde forskerne." Disse resultater er relevante for planetarisk dannelsesdynamik ved højt tryk. "

"En spændende betragtning, " tilføjede de, "er muligheden for at bruge disse fund til at øge modstanden mod hydrodynamiske ustabilitet i avancerede designs af ICF -kapselimplosioner."