تحقيق مكاسب مستهدفة أكبر من الواحد في تجربة الاندماج القسري Achievement of Target Gain Larger than Unity in an Inertial Fusion Experiment

المجلة: Physical Review Letters، المجلد: 132، العدد: 6
DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.132.065102
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38394591
تاريخ النشر: 2024-02-05

تحقيق مكاسب مستهدفة أكبر من الواحد في تجربة الاندماج القسري

ح. أبو شوارب وآخرون*(تعاون الاندماج القسري غير المباشر)

(تاريخ الاستلام 27 أكتوبر 2023؛ تاريخ القبول 3 يناير 2024؛ تاريخ النشر 5 فبراير 2024)

الملخص

في 5 ديسمبر 2022، حقق انفجار اندماج غير مباشر في منشأة الإشعال الوطنية (NIF) مكسب هدف قدره 1.5. هذه هي أول تجربة مختبرية تتجاوز “التوازن العلمي” (أو ) حيث أنتجت 2.05 ميجا جول من ضوء الليزر بطول موجي 351 نانومتر 3.1 ميجا جول من إجمالي عائد الاندماج، وهو نتيجة تتجاوز بشكل كبير معيار لوسون لإشعال الاندماج كما تم الإبلاغ عنه في انفجار NIF السابق [ح. أبو شوارب وآخرون (تعاون الاندماج القسري غير المباشر)، فيزي. ريف. ليت. 129، 075001 (2022)]. هذا الإنجاز هو تتويج لأكثر من خمسة عقود من البحث ويعطي دليلاً على أن الاندماج في المختبر، استنادًا إلى مبادئ الفيزياء الأساسية، ممكن. هذه الرسالة تبلغ عن الهدف، والليزر، والتصميم، والتقدم التجريبي الذي أدى إلى هذه النتيجة.

DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.065102
بدأت السعي نحو الاندماج في المختبر وإمكانية مصدر طاقة منخفض الكربون ومنخفض الإشعاع تقريبًا في عشرينيات القرن الماضي بعد فترة وجيزة من تخمين هاركنز، وبيرين، وإيدينغتون الاندماج الذاتي المستدام للهيدروجين كنظام رئيسي يغذي الشمس [1-3]. استلهمت هذه الفكرة من اكتشاف أستون [4]، باستخدام مطياف الكتلة الذي اخترعه حديثًا، أن أربعة ذرات هيدروجين أثقل من ذرة هليوم واحدة. في عام 1928، طور غاموف [5] الأساس الرياضي لنفق الكم، مما سمح لأتكينسون وهوتيرمانز [6] بعمل أول تقديرات لمعدل الاندماج النجمي، مما يدعم تخمين الاندماج الذاتي المستدام الذي يغذي النجوم. كان أول مثال على الاندماج الناتج عن الإنسان من صنع أوليفانت [7] في عام 1933، وفي عام 1939 طور بيته [8] نظرية النيوكليوسينثيسيس النجمي للاندماج الهيدروجيني الذي يغذي الشمس. في عام 1946، اقترح طومسون وبلاكمان [براءة اختراع بريطانية 817681] مفاعل اندماج باستخدام مفهوم “Z-pinch”، وفي عام 1957 نشر لوسون [9] منتجه الشهير الأدنى لكثافة ووقت احتجاز الطاقة ، المطلوب لإشعال الاندماج النووي الذاتي المستدام. المثال الأكثر شيوعًا للاندماج النووي الذاتي المستدام في الكون هو النجوم، وأقرب مثال هو شمسنا، حيث توفر القوى الجاذبية الاحتجاز الطبيعي، والضغط، والتسخين المطلوبين للاندماج. على الأرض، تحدث هذه الظروف في سلاح نووي حراري. كانت عقبة أساسية أمام تحقيق مصدر طاقة الاندماج هي القدرة على التحكم في تسخين البلازما إلى الظروف المطلوبة للإشعال و
احتجاز البلازما في هذه الظروف لفترات زمنية طويلة بما يكفي بحيث يتم إنتاج طاقة اندماج أكثر مما تم توفيره لبدء التفاعل.
على مدى المئة عام تقريبًا منذ اكتشاف الاندماج، تم توجيه أبحاث كبيرة لتطوير مفاهيم متعددة للاندماج النووي. تقع هذه المفاهيم بشكل عام في فئتين اعتمادًا على الطريقة المستخدمة لاحتجاز البلازما. تستخدم إحدى الطرق المجالات المغناطيسية وتستخدم أجهزة مثل التوكاماك، والنجوم، والضغط المغناطيسي [10]. الطريقة الثانية تحتجز البلازما المندمجة مؤقتًا بفضل قصور مادة محيطة، وبالتالي تُسمى الاحتجاز القسري، وهو النهج المستخدم في تجربتنا. بعد اختراع الليزر في عام 1960، اقترح عدة مؤلفين استخدام الليزر لتحفيز تفاعلات الاندماج النووي [11-13]. اقترح نوكولز مخطط اندماج الاحتجاز القسري (ICF) الذي استخدم الطاقة الإشعاعية لليزر المكثف لضغط، وتسخين، واحتجاز بلازما متفاعلة [14]. تم توسيع مخططات ICF منذ ذلك الحين إلى القيادة غير المباشرة [15]، بينما يتم أيضًا متابعة القيادة المباشرة بالليزر [16] والقيادة المغناطيسية [17].
يحدث انفجار غير مباشر في منشأة الإشعال الوطنية [18-21] عن طريق توجيه 1-2 ميجا جول من طاقة الليزر بطول موجي 351 نانومتر إلى السطح الداخلي لهيكل أسطواني عالي- العنصر، وهو هوهلراوم (انظر الشكل 1)، الذي يحول طاقة الليزر إلى أشعة سينية بتوزيع طاقة قريب من بلانك ودرجة حرارة قصوى تبلغ حوالي 300 إلكترون فولت. تقوم الأشعة السينية بإزالة الطبقة الخارجية من كبسولة كربون عالية الكثافة (HDC) بقطر مع طبقة متجمدة من وقود الديوتيريوم-التريتيوم (DT) مغطاة من الداخل وبخار DT في توازن حراري داخل غلاف الوقود. تستخدم معظم طرق الاندماج النووي في المختبر مزيج 5050 من وقود DT بناءً على معدل تفاعله العالي لدرجة حرارة معينة. ينتج اندماج DT نيوترونات بطاقة 14.1 ميجا إلكترون فولت وجسيمات ألفا بطاقة 3.5 ميجا إلكترون فولت. يتم موازنة العمل الضاغط الناتج عن تسخين ألفا و (ضغط بلازما DT التغير الحجمي) بواسطة انبعاث الأشعة السينية من بريمسشتراهلونغ وحراري
الشكل 1. اليسار: مخطط الهدف وتكوين الليزر بما في ذلك الهوهلراوم. أسفل اليمين: تكوين كبسولة HDC ووقود DT. أعلى اليمين: إجمالي طاقة الليزر مقابل الزمن ودرجة حرارة الإشعاع كدالة للزمن. تم زيادة سمك كبسولة HDC بمقدار وتم زيادة طاقة الليزر بمقدار لـ N221204 (الخط الأحمر) مقارنة بـ N210808 (الخط الأسود).
خسائر التوصيل التي تؤدي إلى حد أدنى من درجة حرارة البلازما لإشعال الاندماج الذاتي التسخين في انفجار نظيف حيث لا توجد مصادر إضافية لتدهور الطاقة. يؤدي الإزالة الناتجة عن دفع الأشعة السينية إلى تسريع القشرة الباقية نحو الداخل، مما يصل إلى سرعة ، مما يضغط وقود DT البارد في الكثافة ويسخن البخار الداخلي إلى عند الحد الأدنى من الحجم، وهي مرحلة من الانفجار تُسمى “التوقف.” إذا اشتعلت النقطة الساخنة المركزية وإذا تجاوز معدل التسخين الناتج عن ألفا الاندماج الخسائر الأخرى في النظام، فإن احتراق الاندماج سيتوسع بسرعة إلى الوقود البارد المحيط. بعد الإشعال، ترتفع درجة حرارة DT إلى أكثر من 10 كيلو إلكترون فولت.
في أغسطس 2021، حقق تجربة انفجار DT غير المباشر في منشأة الإشعال الوطنية (NIF) في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في ليفرمور، كاليفورنيا مكسب هدف قدره 0.72 (نسبة إجمالي طاقة العائد إلى إجمالي طاقة الليزر الموجهة إلى الهدف) وتجاوز معيار إشعال لوسون [22-24]. أظهرت المحاكاة والنظرية التحليلية أن الزيادات الإضافية في مكسب الهدف تتطلب زيادات في الكثافة السطحية الإجمالية ( ، التكامل لكثافة الكتلة على وتر شعاعي) والطاقة المرتبطة بالوقود، بما يتجاوز ما تم الحصول عليه مع تصميم الهدف الحالي [15]. كانت فرضيتنا هي أن نسبة احتراق الوقود (المعرفة كنسبة وقود DT الذي خضع للاندماج) والعائد الناتج يمكن أن تكون
الشكل 2. مكسب الهدف مقابل التاريخ الميلادي. تشير التسميات الأفقية إلى بداية كل عام. يمثل لون القضبان الضيقة لمكسب الهدف تصميمات انفجار مختلفة، والخط الأفقي المتقطع يمثل مكسب الهدف وفقًا لمعايير إشعال NAS [26].
تحسنت من خلال زيادة الطاقة المرتبطة، وبالتالي، الطاقة الحركية للانفجار؛ ومع ذلك، كان هناك أيضًا خطر كبير من أن خلط المواد المزالة قد يسخن الكثير من الوقود [25]، مما يحد من زيادة العائد. تم إجراء مثل هذا الانفجار لاحقًا في NIF في ديسمبر 2022 وحقق أعلى مكسب هدف على الإطلاق قدره 1.5، متجاوزًا التوازن العلمي وتعريف عتبة الإشعال من الأكاديمية الوطنية للعلوم (NAS) [26]. في هذه الرسالة والأوراق المصاحبة [2729]، نصف التصميم، والنظرية، والمعلمات التجريبية، والملاحظات للنظام الأول على نطاق المختبر الذي استخدم القيادة غير المباشرة لتجاوز التوازن العلمي حيث تم تحقيق الضغط ووقت الاحتجاز المطلوبين لإنتاج المزيد من طاقة الاندماج مما تم توفيره للهدف، أو تم تحقيقه.
يوضح الشكل 2 تحسنًا بمقدار 3 أوامر من حيث الحجم في مكسب الهدف على مدى 11 عامًا من التجارب بدءًا من انفجارات 2011 التي استخدمت لأول مرة وقود DT في مادة Ablator (بلاستيكية) [30-32]. تم تمكين هذه التقدمات من خلال تجارب تركزت على مجموعات فرعية من النظام الكامل [33] وتجارب متكاملة على أهداف مكونة من طبقات مبردة [34] بالإضافة إلى النظرية ونمذجة الديناميكا الهيدرونية الإشعاعية التفصيلية لتحسين جودة الانفجار بشكل مستمر. بينما يمكن العثور على مزيد من التفاصيل في المرجع [22]، يلخص الملحق A الخطوات الرئيسية من عام 2011 إلى تجاوز معيار لوسون في تجربة عام 2021.
بعد نتيجة أغسطس 2021، أظهرت سلسلة من خمسة انفجارات مشابهة، مع النطاق الصغير القابل للتحقيق حالياً من التغيرات غير المنضبطة من طلقة إلى أخرى في توصيل الليزر وجودة الهدف، أن التباينات المتبقية في وضع الدفع المنخفض والخلط لا تزال قادرة على تقليل الأداء بعوامل تتراوح من إلى ، على التوالي [35].
تظهر عدم التماثل في الانضغاط بشكل أساسي نتيجة لتباينات في توصيل الليزر وموحدية سمك جدار الكبسولة [36،37]، بينما تنشأ الخلط بشكل أساسي من نمو عدم الاستقرار الهيدروديناميكي، الذي يتم تحفيزه بواسطة عيوب الكبسولة، مثل الحفر السطحية والحطام، بالإضافة إلى الاضطراب الناتج عن أنبوب ملء الكبسولة [38-40]. يتم تقديم تفاصيل جودة الكبسولة النسبية في ملحق الورقة التجريبية المرافقة [27]. تم تحديد هذه التدهورات كسبب رئيسي للتباين الملحوظ من طلقة إلى أخرى في عائد الاندماج الناتج عن القرب من عتبة الاشتعال [41]. معًا، يدفع عدم تماثل الانفجار وخلط النقاط الساخنة عتبة الاشتعال وزيادة عائد الوقود إلى طاقة حركية أعلى للانفجار [28]. أظهرت نماذج الكمبيوتر الهيدروديناميكية الإشعاعية Lasnex [42] وHYDRA [43]، التي تستخدم أوصاف فيزيائية مفصلة للغاية لنقل الليزر، ونقل الإشعاع، والهيدروديناميكا، والديناميكا الحرارية، وعمليات التفاعل النووي [44-46]، المدعومة بالنظرية، أن زيادة متواضعة في طاقة الليزر التي تدفع كبسولة أكثر سمكًا يمكن أن تقلل من الحساسية تجاه تدهورات الوضع المنخفض والخلط وتزيد من زمن الاحتجاز وعائد الاندماج [27]. بدأت هذه الجهود المركزة على الليزر قبل أكثر من ست سنوات [47،48] استنادًا إلى اختبارات سابقة أحادية الرباعية [49] (الرباعية هي مجموعة من أربعة أشعة في تم وصف (التكوين) في الملحق ب، مما سمح بزيادة طاقة ليزر NIF من 1.9 إلى 2.05 ميغا جول بحلول سبتمبر 2022.
تكوين الهدف والدفع غير المباشر والليزر للتجربة N221204 (تدوين إطلاق NIF هو NYYMMDD حيث سنة، شهر، و اليوم الذي بدأ فيه العد التنازلي لإطلاق النار) الذي هو محور هذه الرسالة مقارنة بإطلاق NIF N210808 في الشكل 1. في كلا الحالتين، يتم توجيه الليزر إلى داخل -قطر و -غرفة هواء مصنوعة من اليورانيوم المستنفد (DU) محاطة بالذهب بارتفاع كبير في أربعة مخاريط ليزر محددة بزاوية سقوطها (الأشعة الداخلية و والأشعة الخارجية و ، مع الزاوية المحددة بالنسبة للمحور العمودي). يتم ملء الهوهراوم بـ غاز الهيليوم النقي. الطبقة الذهبية على السطح الداخلي لليورانيوم تخلق طيف قيادة أشعة سينية أقل فوق طاقة فوتون 1.8 كيلو إلكترون فولت (مقارنة باليورانيوم المنضب النقي) وتمنع أكسدة اليورانيوم المنضب. يتم استخدام القدرة الليزرية المعتمدة على الزمن وتوازن القدرة النسبي بين مخاريط الليزر للتحكم في الانضغاط والتناظر للانفجار، على التوالي. كبسولة مبخر HDC بقطر تحتوي على وقود DT معلقة في مركز الهوهراوم بين غشائين من مادة فورفار بسمك 45 نانومتر [50]. الكبسولة مصنوعة من HDC نانوي بلوري بكتلة 4.25 ملغ. داخل الكبسولة يوجد 64.5- طبقة سميكة من وقود الديوتيريوم-التريتيوم الصلب الكريوجيني بكتلة . تستخدم كبسولة HDC لـ N221204 نفس نصف القطر الداخلي البالغ 1.05 مم كما في N 210808 ولكن مع زيادة في السماكة . تحتوي الكبسولة عادةً على طبقة مدفونة مخلوطة بالتنجستن لحماية وقود الديوتيريوم والتريتيوم من التسخين المسبق الناتج عن الأشعة السينية، مما يساعد على تحقيق ضغط أعلى. بالنسبة لـ N221204، فإن الطبقة المخلوطة هي التنجستن كما تم قياسه بواسطة تألق الأشعة السينية، هو سميك، وموجود في
غير مشبع HDC من الخارج و الكثافة السطحية للتنجستن في الكبسولة لـ N 221204 حوالي بالنسبة للتجارب السابقة. يوفر الملحق C تفاصيل القياسات المستخدمة لتقييم جودة الهدف.
كان زيادة طاقة الليزر في إطلاق NIF N221204 محدودة بقوة ذروة تبلغ 440 تيروات (بسبب مخاوف من تلف بصريات NIF)؛ مما سمح باستخدام نبضة ليزر ذات مدة أطول كما هو موضح في الشكل 1. أظهرت دراسة تصميمية أجريت باستخدام HYDRA أن هذه النبضة الأطول والأكثر طاقة تدفع… سماكة ( +6 ميكرون) جهاز HDC المزيل ستزيد من الكثافة السطحية الإجمالية عند أقصى ضغط بواسطة ، وزيادة نسبة احتراق وقود DT وتحسين متانة الانفجار ضد التدهورات مقارنةً بـ N210808 [27]. كان من الضروري تعديل تناظر الإشعاع، حيث يسمح نبض الليزر الممتد بدخول المزيد من بلازما جدران الهوهراوم، مما يعيق في النهاية انتشار شعاع الليزر الداخلي إلى جدار الهوهراوم [51-53]. تم تحقيق ذلك باستخدام نقل الطاقة بين الأشعة (CBET) [54] مع ضبط الطول الموجي بين المخاريط الداخلية والخارجية؛ كما تم إجراء تعديلات طفيفة على قوى الليزر الزمنية التفصيلية على جميع الأشعة. كانت الاختبار الأول لهذا التصميم الجديد في اللقطة N 220919، التي أعطت عائدًا قدره 1.2 ميغا جول حتى مع شكل بقعة ساخنة مسطحة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى القيود المفروضة على مقدار ضبط الطول الموجي الذي يمكن تنفيذه بأمان في الاختبار الأول. أظهرت مقارنة محاكاة HYDRA [27] مع هذه النتيجة أن تحسينًا إضافيًا لـ CBET وشكل نبض طاقة الليزر يمكن أن يحقق انفجارًا متناظرًا ويزيد العائد بـ . تم تنفيذ ذلك في الاختبار الثاني لهذا التصميم، إطلاق NIF N221204، الذي أسفر عن 0.16 ميغا جول من العائد وهدف ربح قدره 1.5، مقارنة بتوقعات التصميم.
تم استخدام نموذج “المحاكاة الإدراكية” (CogSim) [55] لتقييم تصميم الكبسولة بقدرة 2.05 ميجا جول وتوقع زيادة بمقدار 14 مرة في احتمال تحقيق الاشتعال مقارنةً بـ N210808، مع متوسط عائد متوقع يبلغ حوالي 2.5 ميجا جول. لقد جعلت التغيرات في تماثل الانفجار وجودة الهدف في التجارب التقليدية من الصعب التنبؤ بالأداء، حتى لو كان من الممكن غالبًا فهمها من خلال نمذجة ما بعد الإطلاق. لقد مكن نموذج CogSim من تحقيق تقدم كبير في هذا المجال من خلال تطبيق نموذج إحصائي لتغيرات الأداء، والذي تم تدريبه على مجموعة من اللقطات السابقة من NIF ثم تم تطبيقه على تصميم مقترح باستخدام محاكاة عالية الدقة وتقنيات التعلم الآلي. يتم استخدام هذا النموذج الإحصائي لتوليد توزيعات مفصلة للمتغيرات التجريبية المتوقعة، بالإضافة إلى مقاييس لصلابة الأداء، والتي يمكن أن تُعلم التوقعات قبل الإطلاق. تُعتبر لقطة N221204 أول تطبيق لنهج CogSim قبل تنفيذ التجربة وهي أول لقطة تم التنبؤ فيها باحتمالية كبيرة لتحقيق التعادل العلمي.
الجدول I. المعلمات التجريبية.
لقطة NIF N210207 N210307 N210808 N220919 N221204
(تحذير محتمل) ٤٧٠ ٤٨٧ ٤٤١ ٤٤٠ ٤٤٠
(MJ) 1.93 1.91 1.89 2.05 2.05
قيادة 304 306 313 313
1.09 1.26 0.93 0.89 0.78
نسبة DSR (%)
(جبار)
نسبة الاحتراق (%) 0.24 0.20 1.77 1.60 ٤.٣٣
5.8 12
0.09 0.07 0.7 0.57 1.5
0.32-0.36 0.18-0.22 2.8 ٢.٥ 3.7
ITFX
يشير إلى المتوسط عبر تجارب مماثلة.
عامل عتبة الاشتعال القابل للرصد تجريبياً هو ITFX [62].
يُقدَّر تشتت الليزر بريلوان المحفز (SBS)، الذي يقلل من اقتران الليزر مع الهولراوم ويعتبر مصدرًا محتملاً لضرر بصريات الليزر [56]، من تشخيص التشتت الخلفي الكامل الفتحة (FABS) في NIF [57] وتشخيص دفع الليزر [58] بـ (واحد ). يتم ملاحظة SBS في وقت مبكر من ذروة الطاقة وغالبًا ما يكون على المخاريط الداخلية. يتم تقدير تشتت رامان المحفز (SRS) من FABS، هو (واحد ) ويحدث طوال ذروة الطاقة. تشمل عدم اليقين في الانعكاس الخلفي كل من خطأ القياس بالإضافة إلى التقديرات المتعلقة بتغيرات الرباعي إلى الرباعي. نسبة إجمالي طاقة الليزر المرتبطة بالهوهروم، بسبب SBS، لإطلاق N 221204 هي كما هو موضح في الشكل 1، وصل النبض الأطول لـ N221204 إلى درجة حرارة محرك الأشعة السينية عند الذروة أعلى مما كان متوقعًا نظرًا لزيادة الانعكاسية الجدارية للهوهراوم مع مرور الوقت [59] وتأكيد عدم وجود خسائر كبيرة في الانعكاس المتأخر. تتوفر فقط قياسات سريعة الاستجابة تعتمد على الثنائيات لتوصيف الانعكاس في التجارب عالية العائد؛ ولا تتوفر طيفيات مخططة.
مجموعة من أدوات الأشعة السينية والأشعة النووية [60] تشخص الخصائص الرئيسية للبلازما المدمجة، بما في ذلك إنتاج النيوترونات وطيف الطاقة، والملفات المكانية المتغيرة لإصدار النيوترونات [61] والأشعة السينية، ودرجة الحرارة الموزونة بالإصدار. كانت هذه القياسات ذات أهمية أساسية لفهم وتحسين الاستجابة التجريبية للتغيرات في ظروف الليزر المدخل والهدف، وللتغيرات المتعمدة في تصميم الانفجار. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم القياسات لاستنتاج كميات النقاط الساخنة الرئيسية مثل الضغط والطاقة والكثافة السطحية، والتي تُستخدم لتقييم مختلف
معايير الاشتعال. تم إدراج هذه القياسات والاستنتاجات في الجدول I لـ N221204 ومجموعة من التجارب السابقة المرافقة. تتوفر كل من أجهزة الأشعة السينية والأجهزة النووية في التجارب ذات العائد العالي.
طيف طاقة النيوترون يحتوي على معلومات أساسية حول إنتاج النيوترون، ودرجة حرارة أيونات الديوتيريوم-التريتيوم الموزونة بالإصدار، وتدفق السرعة، وكثافة السطح لبلازما الديوتيريوم-التريتيوم والقشرة المتبقية [63]. هناك نوعان من التشخيصات تقيس طيف طاقة النيوترون، وهما مقياس الطيف المغناطيسي المرتد (MRS) [64] ومجموعة من 4-5 مقاييس زمن الطيران للنيوترون [65،66]. حوالي يتم تقليل طاقة النيوترونات إلى طاقات أقل بواسطة الوقود عالي الكثافة المحيط والقشرة أثناء هروبها. يتم تعريف نسبة النيوترونات المنخفضة الطاقة (DSR) على أنها نسبة عدد النيوترونات في نطاق الطاقة إلى أولئك في نطاق يتناسب مع نقطة الانصهار الساخنة والوقود DT المحيط بها [67]. يتم استخدام MRS وثلاثة أغشية تنشيط نووي من الزركونيوم [68]، والتي تم معايرتها بدقة، لقياس إنتاج النيوترونات غير المتناثرة. يتم استنتاج إجمالي إنتاج النيوترونات عن طريق تصحيح العدد غير المتناثر باستخدام العلاقة [62,63,69]، الذي يأخذ في الاعتبار نيوترونات اندماج الديوتيريوم والتريتيوم المتناثرة خارج نطاق الطاقة. الناتج الناتج هو النيوترونات. بالإضافة إلى العائد ودرجة الحرارة والكثافة السطحية، تقوم تشخيصات تصوير النيوترونات المتعامدة بقياس التوزيع المكاني لانبعاث النيوترونات. هناك طريقة مستقلة لتقدير العائد، والتي تم معايرتها بشكل متقاطع مع العوائد السابقة وتستخدم الزيادة في
الشكل 3. إعادة بناء ثلاثي الأبعاد للانبعاثات المتكاملة زمنياً والموزونة بالانبعاثات النيوترونية من صورتين نيوترونيتين تم التقاطهما في كل طلقة من خطوط رؤية متعامدة (إسقاطات الصور)، لطلقات NIF (أ) N210307، (ب) N210808، و(ج) N221204. شريط الألوان الأيسر يتوافق مع الحجم الممثل ثلاثي الأبعاد؛ شريط الألوان الأيمن مخصص للإسقاطات ثنائية الأبعاد لهذا الحجم.
الإشعاع بالأشعة السينية المقاسة من غرفة الهوهراوم المعاد تسخينها عند الاشتعال، يتماشى أيضًا مع عائد قدره 3.1 ميغا جول [70].
تظهر الشكل 3 التوزيع المكاني المتوسط زمنياً لصدور النيوترونات في بعدين (2D) من وجهتين وإعادة بناء توموغرافي ثلاثي الأبعاد لفعالية انبعاث النيوترونات (إجمالي النيوترونات المنبعثة لكل وحدة حجم) لثلاث تجارب حيث زاد إنتاج النيوترونات بمقدار 20 مرة، culminating في N221204 مع إجمالي إنتاج طاقة الاندماج من تظهر الشكل 3 والجدول I أنه مع زيادة عائد الاندماج، تزداد درجة حرارة وحجم البلازما المتفاعلة بمعدل 2 و 4 على التوالي. التغيرات في درجة الحرارة والحجم مرتبطة بزيادة معدل تسخين الجسيم الذاتي الذي يحافظ على درجة الحرارة والتفاعل ويزيدهما في البداية مع توسع النقطة الساخنة نحو الخارج بعد ذروة الانضغاط. تأتي عدم اليقين السائد في استنتاج إنتاج الاندماج من عدم اليقين المنهجي، بدلاً من عدم اليقين الإحصائي، في أجهزة القياس والكشف. مع زيادة الإنتاج، يتم وزن كثافة المنطقة في النظام نحو أنصاف أقطار أكبر، وهذا هو السبب في أنه بالنسبة لتصميم معين، تنخفض كثافة المنطقة مع زيادة الإنتاج.
من المفيد أيضًا التحقق من مقياس نسبة احتراق الوقود الملاحظ بين N 210808 و N 221204 بالنسبة للتعبير البسيط [15] لعائد محدود بمرحلة التفكك أو الانفجار. تتناسب نسبة احتراق الوقود في حالة نقص قليل من الديوتيريوم [22] كـ ، حيث هو ملائم للتفاعل النسبي DT بين 5 و 20 كيلو إلكترون فولت [71] مع والرقم الفرعي 1 يشير إلى N 221204 و 2 إلى N 210808. بالنسبة للملاحظات و نسبة و نسبة الكسر المتوقع للاحتراق قريب من النسبة المقاسة لـ ، مما يوحي
نحن بالفعل قريبون من نظام جميع الوقود المتفجر الذي يشارك في الاحتراق. هنا، استخدمنا للمقارنة مع N 210808 من أجل التشابه وبالتالي، سرعة الانفجار واستخدمت لـ ، حيث يُعرف بأنه أقل حساسية لتوسع الحركة من [72]. إدخال الأرقام وفرض أن الاحتراق مقطوع بعد زيادة في نصف القطر، كما هو موضح، على سبيل المثال، في N210808، عند سرعة انفجار متوسطة ، حيث هو كتلة البروتون و 2.5 هو متوسط الكتلة الذرية لـ DT، النسبة المتوقعة للاحتراق (حيث ) هو أيضًا متسق للملاحظات و .
لتوفير سياق إضافي لزيادة الطاقة وظروف البلازما التي تم الحصول عليها، من المفيد استخدام هذه القياسات لتقييم المقاييس التقليدية لتوازن الطاقة مثل معامل لوسون. معيار لوسون للاشتعال هو بيان يشير إلى عبور نقطة تحول، وهي العتبة التي تتجاوز فيها عملية تسخين البلازما الذاتي عمليات التبريد بحيث يحدث زيادة سريعة في درجة حرارة البلازما. ) ومعدل تفاعل الاندماج يتم توليده. في العمل الأصلي لـ لوسون، كانت أشعة بريمسشتراhlung هي آلية الفقد الوحيدة التي تم اعتبارها، ولكن بالنسبة لأنظمة الاندماج الحراري، فإن أشعة بريمسشتراhlung، وتوصيل حرارة الإلكترون، و العمل، حيث هو الضغط في النقطة الساخنة المعتمد على الزمن و هو الحجم، عند التمدد [73-75] جميعها تعاكس التسخين الذاتي. بينما لم يكن لوسون يأخذ في اعتباره أنظمة الاندماج الانفجاري، فإن حالة احتجاز جسيمات ألفا الخاصة به مناسبة للاندماج الانفجاري مع بعض التعميم [76] الذي يحترم الطبيعة المفاجئة لانفجارات الاندماج الانفجاري. كل من درجة حرارة البلازما الحرارية ومنتج كثافة العدد ووقت التفاعل يجب أن تكون مرتفعة بما فيه الكفاية لإنتاج الطاقة الصافية. على مدى العقدين الماضيين، عدد من
تم تطوير صيغ مختلفة لمعيار لوسون لتوليد الطاقة من الاندماج النووي المغلق (ICF) تستفيد من كميات مختلفة تم قياسها تجريبيًا و/أو استنتاجها، مع استبعاد أو تضمين [62,74,77-82]، حيث أن الأخير مرتبط بشكل مباشر أكثر بمعيار لوسون المستخدم بشكل شائع في الاندماج المغناطيسي. مكسب طاقة الوقود (انظر الملحق أ) مرتبط بشكل مباشر بمنتج لوسون الثلاثي [83]. مكاسب الكبسولة هو تعريف آخر للربح ويقارن العائد الكلي بالطاقة الممتصة من أشعة الكبسولة. الذي يكون عتبة وحدته عادةً عند عائد إجمالي أعلى من . للدفع غير المباشر، عادة ما تكون جزءًا صغيرًا من بينما بالنسبة للدفع المباشر، فإن المصطلحين مترادفان. من المهم أن نلاحظ أنه من الممكن تجاوز أي من النسخ البديلة لمعيار لوسون للاشتعال دون الحصول على . في الواقع، تم تحقيق الاشتعال بواسطة هذه الصيغ المختلفة لمعيار لوسون لأول مرة في تجربة NIF N210808 [22] وتم تأكيده من خلال تحليل مستقل [84].
تم إظهار في [22] أن جميع الأشكال المختلفة لمعايير لوسون في سياق ICF أعطت نفس الاستنتاجات النوعية حول إشعال N 210808. لذا، هنا نركز على مقارنة البيانات مع واحدة فقط من المعايير التمثيلية ولكن تلك التي تشمل بشكل فريد تأثيرات عالية- الخلط في النقطة الساخنة على عتبة الاشتعال. تأطير الاشتعال من الناحية الديناميكية الحرارية كعملية غير بوليطرية حيث يحدث قفزة أسية وغير قابلة للعكس في يحدث في حجم النقطة الساخنة DT بسبب التسخين الكبير الناتج عن ألفا وتوليد الإنتروبيا خلال لحظة توقف الانفجار، يجد المرء حالة تُعرض بشكل طبيعي في فضاء المعلمات لـ و التي يعرفها ممارسو الاندماج المغناطيسي [82]. وهي:
مع المعيار تحديد الاشتعال. هنا، تمثل GLC “معيار لوسون العام.” هي دالة معقدة لدرجة الحرارة ومعامل مرتبط بزيادة أشعة إكس الناتجة عن البريمسشتراهلونج بسبب ارتفاع- اختلاط المواد في نقطة الحرارة DT. ضغط نقطة الحرارة القصوى يستنتج باستخدام الوصفة في [85]. تقنيًا، مقياس زمن الاحتجاز في المعادلة (1) يتعلق بالمشتق الثاني للزمن لدرجة حرارة النقطة الساخنة عند الذروة الذي لا يتم قياسه حاليًا على NIF، ولكن تحت افتراضات معينة يمكن أن تكون مماثلة لعرض الاحتراق المقاس. هذا المعيار، الذي يتوسط في المحافظة كما تم استعراضه في المقالات المرافقة [28،29]، يتم رسمه فوق الشكل 4، مع تمثيل المنحنيات المتقطعة لمستويات مختلفة محتملة من فقدان الإشعاع المعزز من ارتفاع – يمزج في النقطة الساخنة بما يتماشى مع الملاحظات [86]. تميز N221204، وتجارب الإشعال الأخرى، نفسها في الشكل 4 من خلال زيادة عند مستوى ثابت تقريبًا متسقة نوعياً مع التوقعات. يتم عرض قيم الكسب ومقاييس الإشعال في الجدول I لـ
الشكل 4. تم رسم بيانات إطلاق NIF DT في فضاء معلمة لوسون المستنتجة للنقطة الساخنة، والتي تت correspond إلى ضغط الذروة للنقطة الساخنة مضروبًا في مدة الاحتراق. ، ودرجة حرارة أيون DD، وهي درجة الحرارة محدد بواسطة انتشار زمن الطيران للنيوترونات بقدرة 2.5 ميغا إلكترون فولت التي تأتي من اندماج الديوتيريوم. تشير المنحنيات إلى حدود الاشتعال وفقًا لمعادلة GLC الموضحة في النص مع افتراض عدم وجود خلط (صلب) ومع مضاعف قدره 1.5 و على فقدان الإشعاع لأخذ في الاعتبار المستويات المتزايدة من خليط الأعداد الذرية الأعلى (المنحنيات المتقطعة). تظهر التجارب N210808 و N221204 خلطًا قليلاً، بينما يمكن أن تظهر تجارب أخرى قيمًا أعلى اعتمادًا على جودة الكبسولة، وحجم أنبوب التعبئة، والتحكم في عدم الاستقرار الهيدروديناميكي. يتم تمييز بيانات سلسلة Hybrid-E كنقاط حمراء، بينما تظهر الحملات السابقة بألوان أخرى.
تجربة NIF N210808، الرقم القياسي السابق، وN221204.
باختصار، كانت تجربة 5 ديسمبر 2022 في منشأة الإشعال الوطنية، N221204، هي المرة الأولى التي يتم فيها تحقيق مكاسب واضحة من الهدف في المختبر في أي نظام اندماج. إن مستوى المكاسب الذي تم إثباته على N 221204 والذي يبلغ 1.5 مرة هو دليل على أن الطاقة الاندماجية في المختبر يمكن التحكم فيها. لا يعني تحقيق مكاسب صافية من الطاقة من منظور عملي لطاقة الاندماج، لأن الطاقة المستهلكة من قبل منشأة ليزر NIF عادةً ما تكون أكبر من تم اختيار بنية ليزر NIF وتكوين الهدف لتحقيق أعلى احتمال للاشتعال الاندماجي لأغراض البحث، ولم يتم تحسينها لإنتاج طاقة صافية لتطبيقات طاقة الاندماج. من المتوقع تحقيق تحسينات إضافية في العائد في NIF من خلال زيادة طاقة الليزر وتحسين كفاءة الهوهراوم لدفع أهداف أكبر، ومن خلال تحسين ملفات الدفع وملفات المواد المضافة للكبسولة. تتطلب تطبيقات طاقة الاندماج القسري التي تحتاج إلى تقدم في المخطط الأساسي مزيدًا من التطوير، مثل استخدام طاقة الليزر.
معدل الطلقات، متانة الهدف، مستويات ضغط الوقود الأعلى، والتكلفة. ومع ذلك، فإن النتيجة المبلغ عنها هنا تُظهر أنه من الممكن تحقيق مكسب مستهدف أكبر من واحد في نظام على نطاق المختبر. بينما كانت هذه الرسالة تُنهي، تم إجراء عدة تكرارات للتجربة N 221204 على NIF، الطلقات N230729 وN230904، التي حققت 1.9 و 1 على التوالي.
تم تنفيذ هذا العمل تحت رعاية وزارة الطاقة الأمريكية بواسطة مختبر لورانس ليفرمور الوطني بموجب العقد رقم DE-AC52-07NA27344.
ب. ب.، تشخيص الأشعة السينية شبه الظل؛ ك. ل. ب.، تصوير هجين (فرد مسؤول)؛ ج. ب.، علوم وتطوير مواد الكبسولة؛ ر. م. ب.، تشخيص تنشيط نووي في الوقت الحقيقي (RTNAD)؛ ت. ب.، قياس الكبسولة؛ س. د. ب.، تحليل النظام المبرد؛ ف. ج.-ك.، ن. و. ب.، ج. د.، م. د.، م. ف.، و ج. و.، تحليل نظام تصوير النيوترونات (NIS)؛ د. أ. س.، نموذج عدم تماثل هوهلاوم شبه تجريبي؛ د. ت. س.، تصوير هجين، قائد مجموعة عمل فيزياء عدم التماثل؛ ب. م. س.، تحليل VISAR؛ ب. س.، تطوير كود HYDRA؛ هـ. س.، نظام تصوير ثقب دخول الليزر المقيد (GLEH)؛ أ. ر. س.، نماذج النقاط الساخنة ومقاييس الاشتعال؛ د. س. س.، محاكاة عدم استقرار الكبسولة بدقة عالية؛ إ. ل. د.، تصوير هجين؛ ت. د.، تصوير هجين؛ ج.-م. ج. د. ن.، تحسينات الليزر وكتابة أقسام من الرسالة؛ س. ب. و م. س.، توجيه توصيف الكبسولة وكتابة أقسام من الرسالة؛ د. س. و أ. م.، تحليل البيانات النووية وكتابة أقسام من الرسالة؛ ك. هـ.، تحليل CogSim وكتابة أقسام من الرسالة؛ إ. ك. و ت. س.، قياس الانعكاس الخلفي وكتابة أقسام من الرسالة؛ ل. د.، تقييم نموذج النقاط الساخنة ثلاثي الأبعاد؛ م. ج. إ.، استراتيجية وإدارة برنامج ICF؛ د. ف.، تحليل NIS؛ ج. ف.، تشخيص مقياس الارتداد المغناطيسي (MRS)؛ م. ج. ج.، تشخيص MRS؛ هـ. ج.-ك. التشخيص؛ س. هـ.، تحليل طبقة DT الكريوجينية؛ م. س. هـ.، استراتيجية وإدارة برنامج ICF؛ ك. د. هـ.، تركيب بيانات زمن الطيران النووي (NTOF)؛ إ. ب. هـ.، تركيب بيانات NTOF؛ د. إ. هـ.، نمذجة الهوهراوم؛ م. هـ.، إطلاق هجين RI؛ ج. ب. هـ.، تشخيصات الأشعة السينية؛ أ. ع. هـ.، مفهوم الهجين واستراتيجية الفيزياء، نظرية فيزياء الانفجار، وكتب أقسامًا من هذه الرسالة؛ هـ. هـ.، تصنيع كبسولة HDC؛ ن. إ.، تشخيصات الأشعة السينية؛ أ. ج.، تطوير نموذج الهوهراوم؛ ج. د. ك.، تطوير كود HYDRA؛ س. ف. ك.، تشخيصات الأشعة السينية؛ ج. ك.، تصنيع كبسولة HDC؛ ج. م. ك.، تطوير كود HYDRA؛ أ. ل. ك.، المصمم الرئيسي للهجين-E وN221204، قائد فريق الهوهراوم المتكامل، وكتب أقسامًا من الرسالة؛ أ. ل. ل.، قائد مجموعة تكامل فيزياء الهوهراوم (PFIG)، إدارة البرنامج، وكتب أقسامًا من الرسالة؛ د. ل.، إدارة منشأة NIF؛ ج. د. ل.، نماذج النقاط الساخنة ومقاييس الاشتعال؛ ب. ج. م.، تقييم عدم التماثل، PFIG، وتقييم أداء الليزر؛ أ. ج. م.، إدارة تشخيصات NIF؛ م. م. م.، قائد مشروع كود HYDRA؛ س. أ. م.، نمذجة كبسولة الهوهراوم المتكاملة؛ أ. ج. م.، تشخيصات الأشعة السينية؛
تحليل شكل الطيران؛ ك. د. م. “التشخيص؛ ب. أ. م.، فيزياء عدم استقرار الليزر-البلازما؛ م. م.، تحليل VISAR؛ ج. ل. م.، نمذجة هوهلاوم ثلاثية الأبعاد؛ أ. س. م.، قائد تشخيصات نووية؛ ك. ن.، هندسة المشروع؛ أ. ن.، قائد تصنيع الأهداف العليا؛ ر. ن.، محاكاة الفرق؛ أ. ب.، تحليل خلط الأشعة السينية وقائد الفريق التجريبي للتوقف، كتب أقسامًا من الرسالة؛ م. ف. ب.، تطوير كود HYDRA؛ ب. ك. ب.، نماذج النقاط الساخنة ومقاييس الاشتعال؛ ج. إ. ر.، لقطة هجينة-إي RI؛ ج. س. ر.، قائد تجارب هوهلاوم؛ م. س. ر.، تحليل DANTE؛ ج. ر. س.، تطوير كود HYDRA؛ ب. ت. س.، نماذج النقاط الساخنة ومقاييس الاشتعال؛ س. م. س.، نموذج فيزياء CBET في كود HYDRA؛ ج. س.، تحليل كبسولة الوضع 1؛ س. ج. س.، تحليل الساجومتر؛ ب. ك. س.، محاكاة الفرق؛ د. ج. س.، تحليل NTOF؛ م. س.، قائد تصنيع الأهداف؛ د. ج. س.، تقييم فيزياء الانعكاس الخلفي؛ ر. ت.، لقطة هجينة-إي RI؛ ر. ب. ج. ت.، استراتيجية وإدارة برنامج ICF؛ ب. م. ف. و.، قائد عمليات منشأة NIF؛ ب. ل. ف.، تحليل NIS؛ ج. ر. و.، محاكاة كبسولات عالية الدقة، تطوير الأدوات، وتقييم الاستقرار؛ ج. و.، تطوير وتصنيع طلاء كبسولة HDC؛ س. و.، تطوير التشخيصات؛ ب. ن. و.، هندسة المشروع؛ ج. ف. ي.، محاكاة كبسولة-هوهلاوم المتكاملة؛ س. ت. ي.، تحسينات شكل نبض الليزر؛ أ. ب. ز.، قائد مقاييس النقاط الساخنة والاشتعال، قائد تجارب هجينة-إي، لقطة N221204 RI، تحليل MCMC، وكتب أقسامًا من الرسالة؛ أ. أ. س. أ. و ر. ر. ل.، معالجة صور المحاذاة؛ ف. م. ك. و ك. و.، حلقات التحكم في المحاذاة؛ إ. ب.، ر. ل. و. و س
الملحق أ: ملخص تاريخي لجهود ICF على NIF. – تحليل تجارب أول مادة عازلة CH [90] حتى حوالي عام 2013 حدد تدهورات نتيجة لمستويات مرتفعة للغاية من فقدان الإشعاع الزائد الناتج عن مستويات متوسطة إلى عالية. خلط مادة الإزالة في بلازما دي تي المنصهرة [91]. تم تحديد عدم الاستقرار الهيدروديناميكي كسبب رئيسي للخلط [92]. تم تحقيق تحسين بمقدار 10 مرات في جودة الانفجار عن طريق تقليل نمو واجهة الإزالة لاضطرابات سطح الكبسولة [93-97]؛ وقد أدى ذلك إلى تحقيق مكسب مستهدف قدره 0.015 ومكسب طاقة الوقود من [98]. “مكسب طاقة الوقود” لأن ICF يمثل نسبة العائد الكلي لكل اندماج DT) إلى الطاقة الممتصة من وقود DT والنقطة الساخنة عند الانضغاط، حيث تحمل جسيمات ألفا من إجمالي طاقة الاندماج لكل رد فعل تسجل التسخين الذي يهيمن عليه التسخين ألفا المعروف أيضًا بنظام البلازما المحترقة. من 2013 إلى 2016، تم تحديد عدة عوامل جديدة كقيود على العائد القابل للتحقيق من الاندماج. وشملت هذه عدم الاستقرار الهيدرو ديناميكي الإضافي الناتج عن جودة سطح الكبسولة وخيمة الدعم [101-106]، المعتمدة على الزمن.
اللامتماثلات [107-112] التي تؤدي إلى عدم تماثل كثافة الوقود هي علامة على الطاقة الحركية المهدرة [113،114]، وتفاعلات بلازما الليزر (الارتداد) التي تقلل من الاقتران الكلي [115-117]. بدءًا من عام 2014، حدثت تطورات رئيسية. أولاً، اكتشاف أن تقليل ملء الغاز في الهوهراوم أدى إلى تقليل كبير في تأثيرات عدم استقرار بلازما الليزر (LPI) [118]، وخاصة القضاء شبه الكامل على الضوء المتناثر من SRS والإلكترونات الساخنة المرتبطة به، وزيادة بنسبة 15% في الطاقة الموصلة إلى الكبسولة [119]. ثانيًا، بدأت أبحاث علوم المواد ونمذجة الانفجار [120] باستخدام مواد HDC القابلة للاحتراق [121،122]. كانت الأبحاث في المواد القابلة للاحتراق ذات الكثافة العالية ومنخفضة العدد الذري من 1995 إلى 1997 قد وضعت الأساس اللازم للانتقال إلى مواد القابلات. بحلول عام 2016، أظهر تصميم HDC في تجارب NIF أنه يتغلب على القيود الرئيسية المرتبطة بالكبسولات البلاستيكية [123-127]. الكثافة الأعلى لمواد الكربون القابلة للاحتراق مقارنة بالبلاستيك قللت من زمن الانفجار من 1216 نانوثانية [128] إلى لتصميمات مشابهة لانفجارات الأديابات. وقد أدى ذلك إلى تقليل كمية البلازما المتدفقة من جدران الهوهراوم، ودمجها مع فصل المخاريط الخارجية ونقاط الشعاع داخل رباعي [127،129،130] لتقليل الكثافات المحلية ودخول بلازما جدران الهوهراوم [52،131]، وكان ذلك متآزرًا مع استخدام ملء غاز الهوهراوم الأقل وتحسين التحكم في التماثل الزمني [41،132،133]. بحلول عام 2017، أدت هذه التحسينات إلى مضاعفة مكاسب الهدف (0.03) وأعطت عوائد اندماج تتجاوز كمية الطاقة المرتبطة بقشرة HDC المتفجرة [134،135]. أشارت النظرية [73،136] والنمذجة التفصيلية [137،138] إلى أن زيادة قطر كبسولة HDC بـ بينما الحفاظ على سرعة الانفجار، ووقت التباطؤ، والتناظر يمكن أن يزيد من إنتاج الاندماج أكثر من الضعف متجهًا نحو عتبة الاشتعال [139]. نظرًا لأن وقت التباطؤ للانفجار كان ثابتًا، لم تكن هذه الاستراتيجية “هيدروسكالينغ” حقيقية. أعادت تصاميم الكبسولات الأكبر تقديم CBET، وهي قدرة رئيسية للتحكم في التناظر استخدمت لأول مرة في عام 2009 للهوهراوم ذات التعبئة الغازية العالية [140]، إلى الهوهراوم ذات التعبئة الغازية المنخفضة [54]، وشكل الهوهراوم المتنوع [141] كطريقتين للتحكم في تناظر شكل الانفجار. في عام 2021، أدت كلا الطريقتين إلى نجاح. زيادة في العائد ) وهدف ربح قدره . كانت هذه الانفجارات أيضًا الأولى التي تحقق فيها بلازما مشتعلة [142،143] حيث تجاوزت الطاقة الناتجة عن تسخين جزيئات ألفا الذاتية العمل الانضغاطي المستنتج اللازم لتجميع الوقود.
أشارت البيانات والنظرية والنمذجة إلى أن عائد هذه السلسلة من الانفجارات كان يتأثر بشدة بسرعة انتقال النقطة الساخنة الصافية [36،37،144-149]. للمساعدة في تقليل هذا التأثير، تم إعادة وضع ثلاث نوافذ تشخيصية في الهوهراوم الاستوائي لتحسين تناظر الدفع الإشعاعي [36،150]. بالإضافة إلى ذلك، أشارت الملاحظات والنمذجة إلى أن هناك فقدان إشعاعي إضافي من العالي- المادة الماصة للملوثات التي تم حقنها في النقطة الساخنة بواسطة أنبوب تعبئة وقود الكبسولة DT كانت تدهورًا كبيرًا.
إلى عائد الاندماج ومثبط للاشتعال [39،40،151]. للتخفيف من ذلك، تم تقليل قطر أنبوب تعبئة الكبسولة من 5 إلى للمزيد من تقليل خلط الملوثات، تم تحسين جودة الكبسولة، حيث تم تقليل خصائص الحفر على سطح الكبسولة والفراغات الداخلية بمقدار مرتبة واحدة مقارنة بكبسولات عام 2021 لتقليل البذور لخلط الديناميكا المائية.
بالإضافة إلى هذه التحسينات، أظهرت المحاكاة بشكل كمي [23] أن ضغط الإزالة في الوقت المتأخر يمكن تحسينه بشكل أكبر من خلال تقليل قطر فتحة دخول الليزر (LEH) من 3.65 إلى 3.1 مم دون فقدان طاقة الليزر [153،154]، مما يعطي زيادة في تدفق الإشعاع. خسارة طاقة تشغيل الأشعة السينية خارج LEHs تتناسب مع ، حيث هو ثابت ستيفان-بولتزمان، هو منطقة LEH، و هو درجة حرارة إشعاع الهوهراوم [155،156]. تم استخدام هذه الكفاءة الإضافية لتمديد مدة نبضة الليزر، مما أدى إلى زيادة مدة الدفع الإشعاعي وارتفاع ضغط الإزالة الأقصى في وقت متأخر [23،24،157،158]، وهو تأثير يُفهم أنه أساسي لتعظيم ضغط التوقف في الانفجارات النووية الاندماجية [113،159]. أدت هذه التحسينات، جنبًا إلى جنب مع تحسين جودة الهدف، إلى تحقيق مكسب للهدف قدره 0.72 وتجاوز معيار لوسون [22-24] في إطلاق NIF N210808 في 8 أغسطس 2021.
الملحق ب: ترقيات ليزر NIF.- تشغيل NIF عند 2.05 ميغا جول ( 351 نانومتر )، 440 تيروات من القدرة القصوى ( زيادة الطاقة مقارنة بـ N210808) كانت ممكنة بفضل تحسينين رئيسيين في قسم الأشعة فوق البنفسجية (UV) من تجميع البصريات النهائية لـ NIF . أولاً، تم وضع درع جديد من السيليكا المنصهرة بين درع الحطام الشبكي (GDS) ودرع الحطام القابل للتخلص النهائي (DDS) على 128 شعاعًا. تحمي هذه البصريات الجديدة GDS من النفايات والحطام الناتج عن الليزر من DDS. ثانيًا، تم تركيب دروع معدنية لحجب الحطام في غرفة الهدف في مواقع استراتيجية من شعاعات نصف الكرة السفلي. تقلل هذه الدروع بشكل كبير من كمية حطام الهدف التي تصل إلى GDS. تمكّن كلا التحسينين NIF من العمل لأول مرة عند طاقة مرتفعة (عند طاقة ذروة ثابتة) من خلال الحد من بدء تلف GDS ومعدل حدوثه، وتسمح لـ NIF بإجراء تجارب على الهدف في الطاقة القصوى بطريقة مستدامة ضمن سعة صيانة مرافق معالجة الألياف الضوئية. بالتوازي، تم الانتهاء من المرحلة الأولى من تحديث واجهة الألياف الضوئية لنظام NIF (المعروفة بغرفة المذبذب الرئيسي) في ديسمبر 2021 (بعد N210808) من المذبذبات إلى مدخل أنظمة تشكيل النبضات. شمل التحديث إعادة تصميم واستبدال مكبرات الألياف، والمعدلات الصوتية الضوئية، وأنظمة الأمان لضمان تحسين الأداء، والتخفيف من التقادم، وزيادة سهولة التشغيل. ومن الجدير بالذكر أن طاقات الليزر المبلغ عنها كان يجب تصحيحها بضع نقاط مئوية نحو الأسفل بسبب الخلفية النيوترونية على مقياس حرارة الليزر. هذا التحديث
سمح بتوصيل أكثر دقة ووضوحًا لطاقة ليزر NIF (الموضح في الشكل 1) إلى الهوهراوم.
الملحق ج: مقارنة مفصلة بين الكبسولتين N210808 و N221204. – قبل تجميع الهدف، يتم تحديد سطح مادة HDC العازلة، والداخل، وموحد السماكة. كشفت المجهرية الهولوجرافية لسطح القشرة بالكامل عن وجود 70 حفرة سطحية على كبسولة N221204 مقارنة بـ 269 حفرة سطحية على سطح كبسولة N210808. بالنسبة لكل من N221204 و N210808، لم يتجاوز أي حفرة سطحية فردية حجم أظهر التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية على عينة بنسبة 5% من حجم المادة العازلة وجود فراغ واحد فقط موجود أسفل سطح العازل الخارجي لـ N221204. كانت الكبسولة لـ N210808 تحتوي على فراغين بحجم 3 و م located 50 و ، على التوالي، أسفل سطح المبدد. على عكس التجارب السابقة، احتوت كبسولة N221204 على عدد كبير من ( ) من الشوائب في داخله. وُجد أن الكبسولة الخاصة بـ N 210808 تحتوي على 15 من هذه الشوائب. بينما لم يتم تحديد التركيب الدقيق وحجم الشوائب، تُظهر تحليلات الفلورية أنها تمثل تباينًا تحت ستوكيومتري من كربيد التنجستن (أقل من ذرة و واحدة لكل ذرة كربون). لا يزال يتم العمل على تحسين قياس الحجم. تم قياس عدم انتظام سمك جدار الكبسولة بواسطة تداخل الأفلام الرقيقة بالأشعة تحت الحمراء. ( سمك الجدار). بخلاف العدد الكبير من الشوائب، كان العدد الإجمالي للحفر السطحية والفجوات الداخلية في مادة N221204 أقل من المعتاد في تجارب NIF عالية الطاقة. لم تكن هناك اختلافات كبيرة في جودة طبقة الثلج DT المبرد [160] بين N210808 وN221204.
[1] الأكاديمية الوطنية للعلوم، مذكرات سيرة ذاتية: المجلد 47 (مطبعة الأكاديميات الوطنية، واشنطن العاصمة، 1975)، 10.17226/570.
[2] م. بارتوسيلاك، أرشيف الكون: 100 اكتشاف غيرت فهمنا للكون، الطبعة الأولى. (كتب فينتاج، نيويورك، 2006).
[3] أ. س. إيدينغتون، العلوم 52، 233 (1920).
[4] ف. أستون، طيف الكتلة والنظائر، الطبعة الأولى. (إدوارد أرنولد وشركاه، لندن، 1933).
[5] ج. غاموف، ز. فيز. 51، 204 (1928).
[6] أتكينسون، ر. د. إ.، و ف. ج. هاوترمانس، ز. فيز. 54، 656 (1929).
[7] م. ل. إ. أوليفانت، ب. ب. كينسي، وإ. رذرفورد، محاضر الجمعية الملكية أ 141، 722 (1933).
[8] هـ. أ. بيته، مراجعة الفيزياء 55، 434 (1939).
[9] ج. د. لوسون، محاضر. جمعية الفيزياء. لندن القسم ب 70، 6 (1957).
[10] ج. ب. فريدبرغ، فيزياء البلازما وطاقة الاندماج (مطبعة جامعة كامبريدج، كامبريدج، إنجلترا، 2008).
[11] ن. ج. باسوف و أ. ن. كروخين، سوفيت. فيز. جيت. بي 19، 123 (1964).
[12] أ. كاستلر، ك. ر. أكاد. سا. 258، 489 (1964).
[13] ج. م. داوسون، فيز. سوائل 7، 981 (1964).
[14] ج. ناكولز، ل. وود، أ. ثيسن، و ج. زيمرمان، ناتشر (لندن) 239، 139 (1972).
[15] ج. ليندل، فيز. بلازما 2، 3933 (1995).
[16] R. Craxton، K. Anderson، T. Boehly، V. Goncharov، D. Harding، J. Knauer، R. McCrory، P. McKenty، D. Meyerhofer، J. Myatt وآخرون، Phys. Plasmas 22 (2015).
[17] س. أ. سلاتز و ر. أ. فيسي، فيزيكال ريفيو ليترز 108، 025003 (2012).
[18] إ. م. كامبل و و. ج. هوغان، فيزياء البلازما. الاندماج المتحكم فيه 41، ب39 (1999).
[19] ج. هـ. ميلر، إ. I. موسى، و س. ر. ويست، اندماج نووي 44، S228 (2004).
[20] إ. آي. موسى، ر. ن. بويd، ب. أ. ريمينغتون، ج. ج. كين، ور. العيّات، فيز. بلازما 16، 041006 (2009).
[21] م. ل. سبيث وآخرون، علوم وتكنولوجيا الاندماج 69، 25 (2017).
[22] ح. أبو شوارب وآخرون (تعاون ICF للدفع غير المباشر)، فيزيكال ريفيو ليترز 129، 075001 (2022).
[23] أ. كريتشير، أ. زيلسترا، د. كالاهان، أ. هاركان، ج. ويبر، د. كلارك، ج. يونغ، ج. رالف، د. كيسي، أ. باك وآخرون، فيزي. ريف. E 106، 025201 (2022).
[24] أ. زيلسترا، أ. كريتشير، أ. هوريكان، د. كالاهان، ج. رالف، د. كيسي، أ. باك، أ. لاندن، ب. باخمان، ك. بيكر وآخرون، فيزيكال ريفيو E 106، 025202 (2022).
[25] س. هان، ج. ليندل، د. كالاهان، د. كلارك، ج. سالمسون، ب. هاميل، ل. أثيرتون، ر. كوك، م. إدواردز، س. غلينزر وآخرون، فيز. بلازما 18 (2011).
[26] س. إ. كونين وآخرون. مراجعة لبرنامج الاندماج الانضغاطي للوزارة الطاقة: المنشأة الوطنية للاشتعال (مطبعة الأكاديميات الوطنية، واشنطن العاصمة، 1997)، ص. 64.
[27] أ. ل. كريتشير، أ. زيلسترا، ج. ويبر، أ. هاركان وآخرون، ورقة مرافقة، فيزيكس ريفيو E 109، 025204 (2024).
[28] أ. أ. هاركان وآخرون، رسالة تالية، مجلة مراجعة الفيزياء، 132، 065103 (2024).
[29] أ. باك، أ. ب. زيلسترا وآخرون، ورقة مرافقة، فيزيكس ريفيو E 109، 025203 (2024).
[30] س. هـ. غلينزر وآخرون، فيزيكس بلازما 19، 056318 (2012).
[31] م. ج. إدواردز وآخرون، فيز. بلازما 20، 070501 (2013).
[32] ج. ليندل، أ. لاندن، ج. إدواردز، وإ. موسى، فيز. بلازما 21، 020501 (2014).
[33] أو. إل. لاندن وآخرون، فيز. بلازما 18، 051002 (2011).
[34] م. ج. إدواردز وآخرون، فيز. بلازما 18، 051003 (2011).
[35] أ. باك، ل. ديفول، د. كيسي، س. خان، أ. كريتشير، ج. رالف، ر. تومماسيني، ج. تروسيل، أ. زيلسترا، ك. بيكر وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 131، 065101 (2023).
[36] ب. ج. ماكغوان وآخرون، فيزياء الكثافة العالية للطاقة 40، 100944 (2021).
[37] د. ت. كيسي وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 126، 025002 (2021).
[38] الوكالة الدولية للطاقة الذرية، تحرير، المجلد XXXX (سيتم نشره).
[39] أ. باك وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 124، 145001 (2020).
[40] C. R. ويبر وآخرون، فيز. بلازما 27، 032703 (2020).
[41] ل. ديفول وآخرون، فيزيكس بلازما 24، 056309 (2017).
[42] ج. ب. زيمرمان و و. ل. كروير، تعليقات فيزيائية البلازما. الاندماج المتحكم فيه 2، 51 (1975).
[43] م. م. ماريناك، ر. إ. تيبتون، أ. ل. لاندن، ت. ج. مورفي، ب. أماندت، س. و. هان، س. ب. هاتشيت، ج. ك. كين، ر. مكايكرن، ور. والاس، فيز. بلازما 3، 2070 (1996).
[44] أ. س. جونز وآخرون، فيز. بلازما 19، 056315 (2012).
[45] أ. س. جونز وآخرون، فيزي. بلازما 24، 056312 (2017).
[46] د. ج. ستروزي، د. س. بيلي، ب. ميشيل، ل. ديفول، س. م. سيبكي، ج. د. كيربل، س. أ. توماس، ج. إ. رالف، ج. د. مودي، و م. ب. شنايدر، فيزيكال ريفيو ليترز 118، 025002 (2017).
[47] ج. دي نيكولا، ت. بوند، م. باورز، ل. تشانغ، م. هيرمان، ر. هاوس، ت. لويس، ك. مانيس، ج. مينيرات، ب. ماكغوان وآخرون، نوكل. فيوجن 59، 032004 (2018).
[48] ج. م. ج. دي نيكولا، ت. سوراتوالا، ل. بيلز، ج. هيبنر، د. أليسي، أ. بهاسكر، ت. بوند، م. باورز، ج. برونتون، ب. باكلي وآخرون، في الليزر عالي الطاقة لأبحاث الاندماج السابع (SPIE، سان فرانسيسكو، كاليفورنيا، 2023)، ص. PC1240103.
[49] ج. م. دي نيكولا وآخرون، اندماج نووي 59، 032004 (2019).
[50] س. هـ. باكسموسا، م. ستاديرمان، س. أراكين-رادل، أ. ج. نيلسون، م. شيا، س. لي، ك. يونغبلود، و ت. إ. سورتوالا، لانغماير 30، 5126 (2014).
[51] د. أ. كالاهان، أ. أ. هيركان، ج. رالف وآخرون، فيز. بلازما 25، 056305 (2018).
[52] ج. رالف، أ. لاندن، ل. ديفول، أ. باك، ت. ما، د. كالاهان، أ. كريتشير، ت. دوبنر، د. هينكل، ج. جاروت وآخرون، فيز. بلازما 25، 082701 (2018).
[53] ن. إيزومي وآخرون، فيز. بلازما 28، 022706 (2021).
[54] أ. ل. كريتشير وآخرون، فيزيكال ريفيو E 98، 053206 (2018).
[55] ك. هومبيرد وآخرون، العلوم (سيتم نشره).
[56] ت. تشابمان وآخرون، مجلة الفيزياء التطبيقية 125، 033101 (2019).
[57] ج. مودي، ب. داتي، ك. كراوتر، إ. بوند، ب. ميشيل، س. غلينزر، ل. ديفول، ج. نيمان، ل. سوتير، ن. ميزان وآخرون، مراجعة. أدوات علمية. 81 (2010).
[58] م. ل. سبيث، ك. مانيس، د. كالانتار، ب. ميلر، ج. هيبنر، إ. بليس، د. سبيك، ت. بارهام، ب. ويتمن، ب. ويجنر وآخرون، علوم الاندماج والتكنولوجيا 69، 25 (2016).
[59] م. د. روزن، فيز. بلازما 3، 1803 (1996).
[60] ج. د. كيلكيني وآخرون، علوم وتكنولوجيا الاندماج 69، 420 (2016).
[61] ج. ب. غريم وآخرون، فيز. بلازما 20، 056320 (2013).
[62] ج. ليندل، س. هان، أ. لاندن، أ. كريستوفرسون، ور. بيتي، فيز. بلازما 25 (2018).
[63] ج. فريج، ر. بيونتا، إ. بوند، ج. كاجيانو، د. كيسي، س. سيرجان، ج. إدواردز، م. إيكارت، د. فيتينغهوف، س. فريدريش وآخرون، اندماج نووي 53، 043014 (2013).
[64] م. غاتو جونسون وآخرون، مراجعة أدوات العلوم 85، 11E104 (2014).
[65] V. Y. Glebov وآخرون، مراجعة. أدوات علمية. 81، 10D325 (2010).
[66] أ. س. مور وآخرون، مراجعة. أدوات علمية. 94، 061102 (2023).
[67] م. غاتو جونسون وآخرون، مراجعة. أدوات علمية. 83، 10D308 (2012).
[68] سي. يامانز ودي. بليول، علوم وتكنولوجيا الاندماج 72، 120 (2017).
[69] د. كيسي، ج. فرنجي، م. غاتو جونسون، ف. سيغوين، ج. لي، ر. بيترسو، ف. ي. غليبو، ج. كاتز، ج. كناور، د. مايرهوفر وآخرون، مراجعة. أدوات العلوم. 83، 10D912 (2012).
[70] م. س. روبي وآخرون، هذه القضية، فيزيكال ريفيو ليترز 109، 065104 (2024).
[71] هـ.س. بوش و ج.م. هيل، اندماج نووي 32، 611 (1992).
[72] ت. مورفي، فيز. بلازما 21، 072701 (2014).
[73] أ. هوريكان، د. كالاهان، ب. سبرينغر، م. إدواردز، ب. باتيل، ك. بيكر، د. كيسي، ل. ديفول، ت. دوبنر، د. هينكل وآخرون، فيزياء البلازما والاندماج المتحكم 61، 014033 (2019).
[74] ب. ت. سبرينغر وآخرون، اندماج نووي 59، 032009 (2019).
[75] ب. ك. باتيل، ب. ت. سبرينغر، س. ويبر، ل. س. جاروت، أ. أ. هيركان، ب. باخمان، ك. بيكر، ل. بيرزاك هوبكنز، د. كالاهان، د. ت. كيسي وآخرون، فيز. بلازما 27 (2020).
[76] ر. بيتي، ك. أندرسون، ف. ن. غونشاروف، ر. ل. مكرواري، د. د. مايرهوفر، س. سكوبسكي، ور. ب. ج. تاون، فيز. بلازما 9، 2277 (2002).
[77] C. D. Zhou و R. Betti، فيز. بلازما 16، 079905 (2009).
[78] ب. ي. تشانغ، ر. بيتي، ب. ك. سبيرز، ك. س. أندرسون، ج. إدواردز، م. فاتينجاد، ج. د. ليندل، ر. ل. مكراوري، ر. نورا، و د. شفاتس، فيزيكال ريفيو ليترز 104، 135002 (2010).
[79] ر. بيتي، ب. ي. تشانغ، ب. ك. سبيرز، ك. س. أندرسون، ج. إدواردز، م. فاتينجاد، ج. د. ليندل، ر. ل. مكرواري، ر. نورا، و د. شفارست، فيز. بلازما 17، 058102 (2010).
[80] ر. بيتي، أ. ر. كريستوفرسون، ب. ك. سبيرز، ر. نورا، أ. بوس، ج. هوارد، ك. م. وو، م. ج. إدواردز، وج. سانز، فيز. ريف. ليت. 114، 255003 (2015).
[81] أ. ر. كريستوفرسون، ر. بيتي، أ. بوس، ج. هوارد، ك. م. وو، إ. م. كامبل، ج. سانز، و ب. ك. سبيرز، فيز. بلازما 25، 012703 (2018).
[82] أ. أ. هاركان، س. أ. ماكلارين، م. روزن، ج. هـ. هامر، ب. ت. سبرينغر، ور. بيتي، فيز. بلازما 28، 22704 (2021).
[83] أ. أ. هاركان، ب. ك. باتيل، ر. بيتي، د. هـ. فولا، س. ب. ريجان، س. أ. سلوترز، م. ر. غوميز، و م. أ. سويني، مراجعة الفيزياء الحديثة 95، 025005 (2023).
[84] س. إ. وورزيل وس. س. هسو، فيز. بلازما 29، 062103 (2022).
[85] أ. ب. زيلسترا، ر. نورا، ب. ك. باتيل، وأو. أ. هاركان، فيز. بلازما 28، 122703 (2021).
[86] ل. ديفول وآخرون، فيزيكس بلازما (سيتم نشره).
[87] ب. أماندت وآخرون، فيز. بلازما 26، 082707 (2019).
[88] أ. كريتشير، أ. زيلسترا، د. كالاهان، أ. هاركان، ج. ويبر، ج. رالف، د. كيسي، أ. باك، ك. بيكر، ب. باخمان وآخرون، فيز. بلازما 28، 072706 (2021).
[89] د. س. كلارك وآخرون، فيز. بلازما 29، 052710 (2022).
[90] أ. نيكرو وآخرون، فيز. بلازما 13، 056302 (2006).
[91] ت. ما وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 111، 085004 (2013).
[92] ف. أ. سمليوك وآخرون، فيزياء البلازما والاندماج المتحكم 62، 014007 (2020).
[93] ت. ر. ديتريش، أ. هوريكان وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 112، 055002 (2014).
[94] د. ت. كيسي وآخرون، فيزيكال ريفيو E 90، 011102(R) (2014).
[95] ك. رامان، ف. سمليوك، د. كيسي، س. هان، د. هوفر، أ. هاركان، ج. كروول، أ. نيكرو، ج. بيترسون، ب. ريمينغتون وآخرون، فيز. بلازما 21، 072710 (2014).
[96] أ. أ. هاركان وآخرون، فيز. بلازما 21، 056314 (2014).
[97] أ. ج. ماكفي، ج. ل. بيترسون، د. ت. كيسي، د. س. كلارك، س. و. هان، أ. س. جونز، أ. ل. لاندن، ج. ل. ميلوفيتش، هـ. ف. روبي، و ف. أ. سماليك، فيز. بلازما 22، 080702 (2015).
[98] أ. أ. هاركان وآخرون، ناتشر (لندن) 506، 343 (2014).
[99] م. د. روزن، فيز. بلازما 6، 1690 (1999).
[100] س. أتينى وج. ماير-تر فيهن، فيزياء الاندماج القسري (دار أكسفورد للنشر، نيويورك، 2008).
[101] س. هـ. باكسموسا، م. ستاديرمان، س. أراكين-رادل، أ. ج. نيلسون، م. شيا، س. لي، ك. يونغبلود، و ت. إ. سورتوالا، لانغماير 30، 5126 (2014).
[102] س. ر. ناجل وآخرون، فيز. بلازما 22، 22704 (2015).
[103] ر. تومّاسيني وآخرون، فيز. بلازما 22، 056315 (2015).
[104] د. س. كلارك وآخرون، فيز. بلازما 22، 022703 (2015).
[105] ب. أ. هامل، ر. تومماسيني، د. س. كلارك، ج. فيلد، م. ستاديرمان، و ج. ويبر، سلسلة مؤتمرات الفيزياء J. Phys. Conf. Ser. 717، 012021 (2016).
[106] ج. إ. رالف وآخرون، فيز. بلازما 27، 102708 (2020).
[107] إ. ل. ديوالد وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 111، 235001 (2013).
[108] ج. مودي، هـ. روبي، ب. سيليرز، د. مونرو، د. باركر، ك. بيكر، ت. دوبنر، ن. هاش، ل. بيرزاك هوبكنز، ك. لافورتون وآخرون، فيز. بلازما 21، 092702 (2014).
[109] ج. ر. ريج et al.، فيز. ريف. ليت. 112، 195001 (2014).
[110] ر. ب. ج. تاون وآخرون، فيز. بلازما 21، 056313 (2014).
[111] أ. كريتشير، ر. تاون، د. برادلي، د. كلارك، ب. سبيرز، أ. جونز، س. هان، ب. سبرينغر، ج. ليندل، ر. سكوت وآخرون، فيز. بلازما 21، 042708 (2014).
[112] أ. باك وآخرون، فيزي. بلازما 24، 056306 (2017).
[113] أ. أ. إعصار، د. ت. كيسي، أ. لاندن وآخرون، فيز. بلازما 29، 012703 (2022).
[114] ك. م. وو ور. بيتي، فيزي. بلازما 28، 054503 (2021).
[115] ر. ك. كيركود وآخرون، فيز. بلازما 18، 056311 (2011).
[116] ج. ل. كلاين وآخرون، فيز. بلازما 20، 056314 (2013).
[117] ج. مودي، د. كالهان، د. هينكل، ب. أماندت، ك. بيكر، د. برادلي، ب. سيليرز، إ. ديوالد، ل. ديفول، ت. دوبنر وآخرون، فيز. بلازما 21، 056317 (2014).
[118] ج. هول، أ. جونز، د. ستروزّي، ج. مودي، د. تيرنبل، ج. رالف، ب. ميشيل، م. هوهنبرغر، أ. مور، أ. لاندن وآخرون، فيز. بلازما 24، 052706 (2017).
[119] د. إ. هينكل وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 117، 225002 (2016).
[120] د. د. م. هو، س. و. هان، ج. د. سالمسون، د. س. كلارك، ج. د. ليندل، ج. ل. ميلوفيتش، س. أ. توماس، ل. ف. ب. هوبكنز، و ن. ب. ميزان، ج. فيز. كونف. سير. 717، 012023 (2016).
[121] ج. بينر وآخرون، اندماج نووي 49، 112001 (2009).
[122] ت. براون وآخرون، اندماج نووي 63، 016022 (2023).
[123] أ. ج. ماكينون وآخرون، فيز. بلازما 21، 056318 (2014).
[124] ج. س. روس وآخرون، فيزيكال ريفيو E 91، 021101(R) (2015).
[125] ن. ب. ميزان وآخرون، فيز. بلازما 22، 062703 (2015).
[126] ل. ف. بيرزاك هوبكنز وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 114، 175001 (2015).
[127] ك. بيكر، س. توماس، د. كيسي، س. خان، ب. سبيرز، ر. نورا، ت. وودز، ج. ميلوفيتش، ر. بيرجر، د. ستروزي وآخرون، فيز. ريف. ليت. 121، 135001 (2018).
[128] ت. دوبنر وآخرون، فيزي. بلازما 27، 042701 (2020).
[129] ب. أماندت، ج. س. روس، ج. ل. ميلوفيتش، م. شنايدر، إ. ستورم، د. أ. كالاهان، د. هينكل، ب. لاسينسكي، د. ميكر، ب. ميشيل وآخرون، فيز. بلازما 21 (2014).
[130] د. كيسي، ج. توماس، ك. بيكر، ب. سبيرز، م. هوهنبرغر، س. خان، ر. نورة، ج. ويبر، د. وودز، أ. هاركان وآخرون، فيز. بلازما 25، 056308 (2018).
[131] د. كالاهان، أ. هيركان، ج. رالف، س. توماس، ك. بيكر، ل. بينيدتي، ل. بيرزاك هوبكنز، د. كيسي، ت. تشابمان، س. تشاجكا وآخرون، فيز. بلازما 25، 056305 (2018).
[132] د. تيرنبل وآخرون، فيز. بلازما 23، 052710 (2016).
[133] م. هوهنبرغر وآخرون، فيز. بلازما 26، 112707 (2019).
[134] ل. بيرزاك هوبكنز وآخرون، فيزياء البلازما والاندماج المتحكم 61، 014023 (2018).
[135] س. لو باب وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 120، 245003 (2018).
[136] ر. نورة وآخرون، فيز. بلازما 21، 056316 (2014).
[137] د. س. كلارك وآخرون، فيز. بلازما 26، 050601 (2019).
[138] أ. ل. كريتشير وآخرون، فيزياء البلازما 25، 056309 (2018).
[139] أ. أ. إعصار وآخرون، فيزياء البلازما 26، 052704 (2019).
[140] ب. ميشيل وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 102، 025004 (2009).
[141] هـ. ف. روبي، ل. بيرزاك هوبكنز، ج. ل. ميلوفيتش، و ن. ب. ميزان، فيز. بلازما 25، 012711 (2018).
[142] أ. ب. زيلسترا، أ. أ. هاركان وآخرون، ناتشر (لندن) 601، 542 (2022).
[143] أ. ل. كريتشير وآخرون، نات. فيز. 18، 251 (2022).
[144] ب. ك. سبيرز وآخرون، فيز. بلازما 21، 042702 (2014).
[145] إتش. جي. ريندركنشت، دي. تي. كيسي، آر. هاتاريك، آر. إم. بيونتا، بي. جي. ماكغوان، بي. باتيل، أو. إل. لاندن، إي. بي. هارتوني، وأو. إيه. هاركان، فيزيكال ريفيو ليترز 124، 145002 (2020).
[146] أ. أ. هاركان، د. ت. كيسي وآخرون، فيز. بلازما 27، 062704 (2020).
[147] C. V. يونغ، L. ماس، D. T. كيسي، B. J. ماكغوان، O. L. لاندن، D. A. كالهان، N. B. ميزان، R. نورة، و P. K. باتيل، فيز. بلازما 27، 082702 (2020).
[148] د. ج. شلوسبرغ وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 127، 125001 (2021).
[149] ج. ل. ميلوفيتش وآخرون، فيزياء البلازما. الاندماج المتحكم فيه 63، 025012 (2021).
[150] ك. ل. بيكر، ب. أ. أماندت، ج. س. روس، ف. سماليك، أ. ل. لاندن، د. د. هو، س. خان، س. و. هان، ج. د. ليندل، د. ماريسكال وآخرون، فيز. بلازما 30، 092708 (2023).
[151] ب. باخمان وآخرون، فيزيكال ريفيو E 101، 033205 (2020).
[152] أ. زيلسترا وآخرون، فيز. بلازما 27، 092709 (2020).
[153] م. ب. شنايدر وآخرون، فيز. بلازما 22، 122705 (2015).
[154] س. أ. ماكلارين وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 112، 105003 (2014).
[155] ل. ج. سوتر وآخرون، فيز. بلازما 3، 2057 (1996).
[156] ر. ل. كوفمان وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 73، 2320 (1994).
[157] أو. إل. لاندن وآخرون، فيزياء البلازما والاندماج المتحكم 54، 124026 (2012).
[158] ف. أ. سماليك وآخرون، فيزيكال ريفيو ليترز 111، 215001 (2013).
[159] أ. أ. هاركان، أ. كريتشير، د. أ. كالاهان، أ. ل. لاندن وآخرون، فيز. بلازما 24، 092706 (2017).
[160] ج. أ. كوتش وآخرون، علوم الاندماج والتكنولوجيا 55، 244 (2009).
H. أبو شوارب، ر. أكري ب. آدامز، ج. آدامز، ب. أديس، ر. عدن الأب أدريان، ب. ب. أفايان م. أغيلتون، ل. أغايان، أ. أغيري، دي. أيكنز، ج. أكر ف. ألبرت، م. ألبريشت، ب. ج. ألبرايت، ج. ألبريتون، ج. ألكالا، سي. ألداي جونيور، دي. إيه. أليسي، ن. ألكسندر، ج. ألفونسو، ن. ألفونسو، إ. ألجر، س. ج. علي، ز. أ. علي، أ. ألين، و. إ. آلي ب. أمالا، بي. إيه. أماندت، بي. أميك، س. أميلا، سي. أمورين، دي. جي. أمبلفورد، ر. و. أندرسون، تي. أنكلام، ن. أنتيبا، ب. أبيل سي. أراكيني-رادل إ. أرايا، تي. إن. أرتشوليتا، م. أريند، ب. أرنولد، ت. أرنولد،
أ. أرسينليس، ج. أساي، ل. ج. أثيرتون، دي. أتكينسون، ر. أتكينسون، ج. م. أورباخ، ب. أوستن، ل. أويانغ، أ. أ. س. أول ن. أيبار ج. آيرز، س. آيرز، تي. آيرز، س. أزيفيدو، ب. باخمان، سي. إيه. باك، ج. باي دي. إس. بيلي ج. بيلي ت. بايسدن ك. ل. بيكر، هـ. بالديس، دي. باربر، م. باربريس، دي. باركر، أ. بارنز، سي. دبليو. بارنز، م. أ. باريوس، سي. بارتي، أنا. باس، س. هـ. باثا، س. هـ. باكسموسا، جي. بازان، جي. ك. بيغل، ر. بيل ب. ر. بيك، جي. بي. بيك، م. بيدزيك، ر. ج. بيلر، ر. ج. بيلر، دبليو. بيريندت، ل. بيلك، بي. بيل، م. بيلياييف، ج. ف. بيناج جي. بينيت، ل. ر. بينيدتي، ل. إكس. بينيدكت، ر. ل. بيرجر، ت. برنات، ل. أ. برنشتاين، ب. بيري، ل. بيرتوليني، جي. بيسنبرخ، جي. بيتشر، ر. بيتنهاوزن، ر. بيتي، ب. بيزيريدس، س. د. بهانداركار ر. بيكل، ج. بينر، ت. بيزيا دا ك. بيغيلو، جي. بيغيلو-غرانيلو، في. بيغمان، ر. م. بيونتا ن. و. بيرج، م. بيتر، أ. س. بلاك، ر. بليلي، دي. إل. بليويل، إي. بليس، إي. بليس، ب. أزرق، ت. بويلي، ك. بويهيم، سي. دي. بولي، ر. بونانو، إي. جي. بوند، ت. بوند، م. ج. بونينو، م. بوردن، ج. ل. بورغاد ج. بوسكيه، ج. باورز، م. باورز، ر. بويd، دي. بويل، أ. بوزيك، دي. ك. برادلي، ك. س. برادلي، بي. إيه. برادلي، ل. برادلي، ل. برانون، بي. إس. برانتلي، دي. براون، تي. براون، ك. بريانزا-لارسن، ر. بريجز، ت. م. بريجز، ج. بريتن، إي. دي. بروكس، دي. براونينغ، م. و. بروهن، ت. أ. برونر، هـ. برونز، جي. برونتون، ب. براينت، ت. بوجيك ج. بود ل. بويتانو، س. بوركهارت، ج. بورمارك، أ. بيرنهام، ر. بور ل. إ. بوسبي، ب. بتلين، ر. كابيلتيس، م. كابل، و. هـ. كابوت، ب. كاجاداس ج. كاجيانو، ر. كاهاغ س. إ. كالدويل، س. كالكينز، دي. إيه. كالاهان، ج. كاليخا-أغير ل. كامارا، دي. كامب، إي. إم. كامبل، ج. هـ. كامبل، ب. كاري ر. كاري، ك. كارلايل، ل. كارلسون، ل. كارمان، ج. كارمايكل، أ. نجار، سي. كار ج. أ. كاريرا، دي. كاسافان
أ. كيسي، دي. تي. كيسي، أ. كاستيلو، إ. كاستيلو، جي. آي. كاستور، سي. كاسترو، و. كوجي ر. كافيت، ج. سيلست بي. إم. سيلييرز، سي. سيرجان، جي. تشاندلر، ب. تشانغ، سي. تشانغ، ج. تشانغ، ل. تشانغ، ر. تشابمان، تي. دي. تشابمان، ل. تشيس، هـ. تشين، هـ. تشين، ك. تشين، ل.-ي. تشين، ب. تشينغ، ج. شيتندن، سي. شوات ج. تشو، ر. إ. كريين، م. كريسب، ك. كريستنسن، م. كريستنسن، ن. س. كريستيانسن، أ. ر. كريستوفرسون، م. تشونغ، ج. أ. تشيرش، أ. كلارك، دي. إس. كلارك، ك. كلارك، ر. كلارك، ل. كلاوس، ب. كلاين، ج. أ. كلاين، ج. أ. كوبل ك. كوكراين، ب. كوهين، س. كوهين، م. ر. كوليت جي. دبليو. كولينز، ل. أ. كولينز، تي. جي. بي. كولينز، أ. كوندر، ب. كونراد، م. كونيرز، أ. و. كوك، دي. كوك، ر. كوك، ج. سي. كولي، جي. كوبر، تي. كوبر، س. ر. كوبلاند، ف. كوباري ج. كورتيس، ج. كوكس، دي. إتش. كراندا ج. كرين، ر. س. كراكتون م. كراي، أ. كريلي، ج. و. كريppen دي. كروس، م. كونيوا جي. كواتس، سي. إي. تشايكا، دي. تشيكوويتز، ت. دالي، بي. دانفورث، سي. دانلي، ر. داربي، ب. دارلينجتون، بي. داتي ل. دافي، جي. دافالوس، س. دافيدوفيتس، بي. ديفيس، ج. ديفيس، س. داوسون، ر. د. داي، ت. هـ. داي، م. دايتون، سي. ديك، سي. ديكر، سي. دينى ك. أ. ديفريند، جي. ديس، ن. د. ديلامتر، ج. أ. ديليتريز، ر. ديماريت، س. ديموس، س. م. ديمبسي، ر. ديجارين تي. ديجارين م. ب. ديجارلايس، إي. إل. ديوالد، ج. ديوريو س. دياز، جي. ديمونتي، تي. آر. ديتريتش ل. ديفول، س. ن. ديكشيت، ج. ديكسون، أ. افعل، إ. س. دود دي. دولان، أ. دونوفان، م. دونوفان، تي. دوبنر، سي. دورر ن. دورسانو، م. ر. دوغلاس، دي. داو، ج. داوني، إ. داونينغ، م. دوزيير ف. دراجو دي. دريك، ر. ب. دريك، تي. دريك، جي. درايفورست أ. دروري، د. ف. دوبوا، بي. إف. دوبوا، جي. دونهام، م. دوروشي ر. ديلا-سبيرز، أ. ك. ل. ديموك-برادشو ب. دزينيتس، سي. إيبيرز، م. إيكارت، س. إيدينجر، دي. إيدر، دي. إدجِل م. ج. إدواردز، ب. إيفثيميون، ج. هـ. إيغرت، ب. إيرليش، بي. إهرمان، س. الحاج سي. إيليربي، ن. س. إليوت، سي. إل. إليسون، ف. إلسنر، م. إيميريش، ك. إنغلهورن، ت. إنجلترا إي. إنجليزي بي. إيبيرسون، ر. إبستين، جي. إيربرت، م. أ. إريكسون، دي. جي. إيرسكن أ. إيرلاندسون، ر. ج. إسبينوزا سي. إستس، ك. ج. إيستابروك س. إيفانز، أ. فابيان، ج. فير، ر. فاليخو، ن. فارمر، و. أ. فارمر، م. فاريل، ف. إ. فاذرلي، م. فيدوروف، إ. فيجنباوم، تي. فيرينباخ، م. فيت، ب. فلكر، و. فيرغسون، جي. سي. فرنانديز، أ. فيرنانديز-بانيللا، س. فيس، ج. إ. فيلد، سي. في. فيليب، جي. آر. فينكي، ت. فين س. م. فينيغان، ر. ج. فينيوكان م. فيشر، أ. فيشر، ج. فيشر، ب. فيشلر، دي. فيتينهوف، بي. فيتسيمونز، م. فليجل، ك. أ. فليبو، ج. فلوريو، ج. فولتة، بي. فولتا، ل. ر. فورمان، سي. فوريست، أ. فورسمان، ج. فوكز، م. فورد، ر. فورتنر، ك. فورنييه، دي. إي. فراتاندونو، ن. فريزر، ت. فريزر، سي. فريدريك، م. س. فريمان، ج. فرينجي، دي. فري جي. فريديرز، س. فريدريش، دي. إتش. ف롤ا، ج. فري، تي. فولر، ج. غافني، س. غيليس، ب. لو غالو ديك كي. كي. لو غالوديك، أ. غامبير ل. قاو، و. ج. غاربييت أ. غارسيا، سي. غيتس، إ. غوت، بي. غوتييه، ز. غافين، ج. غايلورد، سي. جي. آر. جيدس، م. جيسل، ف. جينين، ج. جورجسون، هـ. جيبرت-كلينرات ف. جيبرت-كلينرات ن. غريب يان ج. جيبسون، سي. جيبسون، إ. جيرالدز، ف. غليبوڤ، س. ج. جليندينينغ س. غلين، س. هـ. غلينزر، س. جود بي. إل. غوبي س. ر. غولدمان، ب. غوليك، م. غوميز، ف. غونشاروف، دي. جودين، بي. جرابوفسكي، إي. جرافييل، بي. غراهام، ج. غراندي، إ. غراز، ف. ر. غراتسياني، جي. غرينمان، جي. أ. غرينوف أ. غرينوود، جي. جريجوري، ت. غرين، جي. آر. غريغو جي. بي. غريم، ج. جروندالسكي، س. غروس، ج. غوكين ن. غولر، ب. غوني جي. غس نعم، جي. هاكبارث، ل. هاكل، ر. هاكل، سي. هيفنر، سي. هاجمان ك. د. هان س. هان ب. ج. هايد، ب. م. هاينز، ب. م. هول، سي. هول، جي. إن. هول، م. هاماموتو، س. هامل سي. إي. هاملتون، ب. أ. هامل ج. هـ. هامر، جي. هامبتون، أ. حمزة،
أ. هاندلر، س. هانسن، دي. هانسون، ر. هاك دي. هاردينغ، إ. هاردينغ، ج. د. هاريس، دي. بي. هاريس، ج. أ. هارت، إي. بي. هارتوني ر. هاتاريك، س. هاتشيت أ. أ. هاور، م. هافر، ر. هوالي، ج. هايز ج. هايز س. هايز أ. هايز-ستيربنز، سي. إيه. هاينام، دي. إيه. هاينز، دي. هيدلي، أ. هيل، ج. إ. هيبنر، س. هيري جي. إم. هيستاند، ر. هيتر ن. هاين، سي. هاينبوكيل، سي. هندريكس، م. هينسيان، ج. هينجر ج. هينريكسون، إي. إيه. هنري، إي. بي. هيربولد، م. ر. هيرمان، جي. هيرميس، ج. إ. هيرنانديز، في. ج. هيرنانديز، م. س. هيرمان هـ. و. هيرمان أ. د. هيريرا دي. هيويت، ر. هيبارد، دي. جي. هيكس، دي. بي. هيغينسون، دي. هيل، ك. هيل، ت. هيلسابيك، دي. إي. هينكل، دي. دي. هو، في. ك. هو، جي. كيه. هوفر، ن. م. هوفمان، م. هوهنبرغر، م. هوهينسي، و. هوك، دي. هولدنر، ف. هولدنر، ج. ب. هولدر، ب. هولكو، دي. هولونغا، ج. ف. هولزريختير ج. هونيج، دي. هوفر، دي. هوكينز، ل. ف. بيرزاك هوبكنز، م. هوب جونيور، م. ل. هوب سينيور، ج. هورنر، ر. هورنغ سي. جي. هورسفيلد، ج. هورفاث، دي. هوتالينغ، R. هاوس، ل. هاويل، و. و. هسينغ، س. إكس. هو هـ. هوانغ، ج. هاكنز، هـ. هوي، ك. د. هومبيرد، ج. هوند، ج. هانت، أ. أ. إعصار © م. هاتون، ك. هـ.-ك. هويين، ل. إيناندان، سي. إغليسياس، إ. ف. إيغومينشيف إ. إيفانوفيتش، ن. إيزومي، م. جاكسون، ج. جاكسون، س. د. جاكوبس، ج. جيمس، ك. يانكيتس، ج. جاربو ل. س. جاروت دي. جاسيو ج. جاكويز، ج. جيت، أ. إ. جيناي ج. جنسن، ج. خيمينيز، ر. خيمينيز، دي. جوبي، ز. جوهال، هـ. م. جونز، دي. جونسون، م. أ. جونسون، م. غاتو جونسون ر. ج. جونسون، س. جونسون، س. أ. جونسون، ت. جونسون، ك. جونز، أ. جونز، م. جونز، ر. خورخي، هـ. ج. يورجنسون، م. جوليان، ب. إ. جون، ر. يونغكويست، ج. كاي ن. كابادي، دي. كاتشالا، دي. كالانتار، ك. كانغاس، ف. ف. كاراسييف، م. كاراسيك، ف. كاربينكو، أ. كاساركي، ك. كاسبر، ر. كوفمان، م. إ. كوفمان، سي. كين ل. كياتي، ل. كيجلمير بي. إيه. كايتير، بي. أ. كيلت ج. كيلوج ج. هـ. كيلي، س. كيميك، أ. ج. كيمب، جي. إي. كيمب، جي. دي. كيربل، دي. كيرشو س. م. كير تي. جي. كيسلر، م. هـ. كي س. ف. خان، ح. خاطر، سي. كيكّا، جي. كيلكيني، ي. كيم، ي.-ج. كيم، ج. كيمكو، م. كيميل، ج. م. كيندل، ج. كينغ، ر. ك. كيركود ل. كلاوس، دي. كليم، جي. إل. كلاين، ج. كلينغمان، جي. كلوت بي. ناب ج. كناور، جي. كنيبينغ، م. كنودسون، دي. كوبس، ج. كوتش، ت. كوهوت، سي. كونغ، ج. م. كونينغ، بي. كونينغ، س. كونيور، هـ. كورنبلوم، ل. ب. كوت، ب. كوزيوزيمسكي، م. كوزلوفسكي، ب. م. كوزلوفسكي، ج. كرامن، ن. س. كراشينيكوفا، سي. إم. كراولاند ب. كراوس، و. كراوزر، ج. د. كريس، أ. ل. كريتشير، إ. كريجر، جي. جي. كروول، و. ل. كروير، م. ك. ج. كروز، س. كوتشيف م. كومبيرا، س. كومبان ج. كونيموني إي. كور، ب. كوستوسكي، تي. جي. تي. كوان، جي. إيه. كيرالا، س. لافيت م. لافون، ك. لافورتون ل. لاجين، ب. لاهمان ب. ليرسون، أ. ل. لاندن، ت. لاند، م. لين دي. لاني أ. ب. لانغدون، جي. لانجنبرونر، س. هـ. لانجر، أ. لانغرو، ن. إ. لانيير، تي. إي. لانيير، دي. لارسون، ب. ف. لاسينسكي، دي. لاسل دي. لاتري جي. لاو، ن. لاو، سي. لاومان، أ. لورانس، ت. أ. لورانس، ج. لوسون، هـ. ب. لي، ر. ر. ليتش، ل. ليل، أ. لذرلاند ك. لشيان، ب. ليشلايتر، أ. لي، م. لي، تي. لي، ر. ج. ليبر إ. ليفيفر ج. ب. ليدينجر، ب. ليمير، ر. و. ليمكي، ن. س. ليموس، س. لو باب ر. ليرش س. ليرنر، س. ليتس، ك. ليفيدال ت. لويس، سي. ك. لي، هـ. لي، جي. لي، و. لياو، ز. م. لياو، دي. ليدال ج. ليبمان، جي. ليندفورد، إي. إل. ليندمان، ج. د. ليندل، هـ. لوي، ر. أ. لندن ف. لونغ، إي. إن. لووميس، ف. إ. لوبيز، هـ. لوبيز، إي. لوسبانوس، س. لوكس، ر. لو-ويب إ. لوندغرين، أ. ب. لودفيغسن، ر. ليو، جي. لوسك، ر. ليونز، ت. ما، واي. ماكالوب، م. ج. ماكدونالد، ب. ج. ماكغوان، ج. م. ماك، أ. ج. ماكينون س. أ. ماكلارين أ. ج. ماكفي جي. آر. ماغلسن، ج. ماغون، ر. م. مالون، ت. مالسبري، ر. ماناغان، ر. مانشيني، ك. مانيس، دي. ماني دي. مانها، أ. م. مانيون أ. م. مانويل، م. ج.-إ. مانويل، إي. مابوليس، جي. مارا، ت. ماركوت إ. مارين، م. م. ماريناك دي. أ. ماريشال، إي. إف. ماريشال، إي. في. مارلي، ج. أ. ماروزاس، ر. ماركيز، سي. دي. مارشال، ف. ج. مارشال، م. مارشال، س. مارشال، ج. مارتكورينا، ج. إ. مارتينيز، دي. مارتينيز، إ. ماسلينكوف، دي. ميسون، ر. ج. ميسون، ل. ماسي، و. ماسي بي. إي. ماسون-لابورد، ن. د. ماسترز، دي. ماثيسن، إ. ماثيسون، ج. ماتوني، م. ج. ماثيوز، سي. ماتون تي. آر. ماتسون، ك. ماتزن، سي. دبليو. موش م. مولدين، ت. مكابي م. مكبرني، ت. مكارفيلي ر. ل. مكرواري Jr. أ. م. مكيفوي، سي. مكغفي م. مكينيس، بي. مكينتي، م. س. مكينلي، ج. ب. مكليود، أ. مكفيرسون، ب. مكويلان، م. ميمبر ك. د. ميني ن. ب. ميزان، ر. ميسنر، ت. أ. ميهلورن، ن. س. ميهتا ج. ميناباكي ف. إ. مريل، ب. ت. ميرييت إي. سي. مريت دي. دي. مايرهوفر، س. ميزك، ر. ج. ميش ب. أ. ميشيل، دي. ميلام، سي. ميلر، دي. ميلر، دي. إس. ميلر، إ. ميلر، إي. ك. ميلر، ج. ميلر، م. ميلر، بي. إي. ميلر، ت. ميلر، و. ميلر، في. ميلر-كام م. ميلو ج. ل. ميلوفيتش، بي. مينر، ج. ل. ميكيل، س. ميتشل، ك. مولفيغ، ر. س. مونتيسانتي، دي. إس. مونتغومري، م. مونتيشيلي، أ. مونتويا، ج. د. مودي، أ. س. مور إ. مور م. موران، ج. س. مورينو، ك. مورينو، ب. إ. مورغان، ت. مورو ج. و. مورتون، إ. موسى، ك. موى، ر. موير، م. س. موريّلو، جي. إي. موراي، ج. ر. موري دي. إتش. مونرو، تي. جي. مورفي، ف. م. مونتيانو، ج. نافزيجر، تي. ناغاياما، س. ر. ناغل، ر. ناست، ر. أ. نيغريس أ. نيلسون، دي. نيلسون، ج. نيلسون، س. نيلسون، س. نيميثي، بي. نيومير ك. نيومان، م. نيوتن، هـ. نغوين، ج.م. ج. دي نيكولا، بي. دي نيكولا، سي. نيمان، أ. نيكرو بي. إم. نيلسون، أ. نوبيل، في. نوراي، ر. س. نورة، م. نورتون، م. نوستراند، ملاحظة، س. نوفل، بي. إف. نواك
أ. نونيز، ر. أ. نيهولم، م. أوبراين، أ. أوسيغيرا ج. أ. أورتل أ. ل. أوستيرلي ج. أوكوي، ب. أولينتشاك، ج. أوليفيرا، ب. أولسن، ب. أولسون، ك. أولسون، ر. إ. أولسون واي. بي. أوباتشيتش، ن. أورسي، سي. دي. أورث، م. أوين، س. بادالينو، إ. باديا، ر. باجيو س. باجيو، ج. بايسنر، س. باجوم، أ. باك، س. بالانيابان ك. بالما، تي. بانيل ف. باب دي. باراس، تي. بارهام، هـ.س. بارك، أ. باستيرناك، س. باتانكار، م. ف. باتيل، بي. ك. باتيل، ر. باترسون، س. باترسون، ب. بول، م. بول، إي. باولي، أ. ت. بيرس، ج. بيرسي أ. بيدريتي ب. بيدروتي أ. بير ل. ج. بيلز، ب. بينترانت ج. بنر، أ. بيريز، ل. ج. بيركنز، إ. بيرنيك تي. إس. بيري، شخص. س. دي. بيترسن، تي. بيترسن، دي. إل. بيترسون، إي. بي. بيترسون، ج. إ. بيترسون، ج. ل. بيترسون، ك. بيترسون، ر. ر. بيترسون، ر. د. بيتراسّو، ف. فيليب، دي. فيليون، تي. جي. فيبس، إ. بيشينو، ل. بيكويرث، ي. بينغ، ج. بينو، كي. بيستون، ر. بلومر، جي. دي. بولك س. م. بولين ب. ب. بولوك، دي. بونس، ج. بونس، ج. بونتيلاندولفو ج. ل. بورتر، ج. بوست، أ. بوجاد سي. باول، هـ. باول، جي. باور، م. بوزولب، م. برانتيل، م. براساد، س. براتوش، س. برايس، ك. بريمثال، س. بريسبرى، ر. بروكاسيني، أ. بروين ب. بودلاينر، س. ر. كيو ك. كوان، م. كوين، ج. كوينتنز، بي. بي. رادا ف. راينر، ج. إ. رالف، كي. إس. رامان، ر. رمان، بي. دبليو. رامبو، س. رنا، أ. رانديويتش، دي. راردين، م. راتليدج، ن. رافيلو، ف. رافيتزا، م. رايس أ. ريموند، ب. ريموند، ب. ريد، سي. ريد، س. ريجان، ب. رايشلت ف. ريس، س. رايزدورف، ف. ريكو ب. أ. ريمينغتون، أ. ريندون، و. ريكويرون، م. ريفر، هـ. رينولدز، ج. رينولدز، ج. رودس، م. رودس، م. س. ريتشاردسون، ب. رايس، ن. ج. رايس، ر. ريبن، أ. ريجاتي، س. ريجز، ه. ج. ريندركنشت ك. رينغ، ب. ريوردان، ر. ريكير سي. ريفرز، دي. روبرتس، في. روبرتس، جي. روبرتسون، ه. ف. روبي ج. روبلز، ب. روشا، جي. روكوا ج. رودريغيز، س. رودريغيز، م. د. روزن، م. روزنبرغ، جي. روس، جي. إس. روس، بي. روس، جي. راوس، دي. روفانغ، أ. م. روبينشيك م. س. روبي سي. إل. رويز، م. راشيفورد، ب. روس، ج. ر. ريج ب. س. ريوجين ر. أ. ساكس، ر. ف. ساكس، ك. سايتو، تي. سالمون، ج. د. سالمونسون، ج. سانشيز، س. صامويلسون، م. سانشيز، سي. سانغستر، أ. سارويان، ج. ساتر، أ. ساتسانجي، س. ساورز، ر. سوندرز، جي. بي. سوب ر. سافيكي دي. ساير، م. سكنلان، ك. شافرس، جي. تي. شابرت س. شيافينو، دي. جي. شلوسبرغ، دي. دبليو. شميت، بي. إف. شميت، ج. م. سميت دي. إتش. جي. شنايدر، م. ب. شنايدر، ر. شنايدر، م. شوف، م. شولماير، سي. آر. شرويدر، س. إ. شراوث، هـ. أ. سكوت، آي. سكوت، ج. م. سكوت، ر. هـ. هـ. سكوت، سي. آر. سكولارد، ت. سيديلو، ف. هـ. سيغوين، و. سيكا، ج. سينيكال، س. م. سيبكي، ل. سيبلا، ك. سيكويا، ج. سيفيرين، ج. م. سيفير، ن. سويل س. سزنك ر. س. شاه، ج. شملين دي. شونيسي م. شو ر. شو سي. شيرر، ر. شيلتون، ن. شين، م. و. شيرلوك، أ. إ. شستاكوف، إي. إل. شي، س. ج. شين، ن. شينجلتون، و. شمايدا، م. شور، م. شوب سي. شولدبرغ، ل. سيجل، ف. ج. سيلفا، أ. ن. سيمكوف، ب. ت. سيمز، دي. سينارس، بي. سينغ، هـ. سيو، ك. سكولينا، س. سكوبسكي، س. سلتز، م. سلايتر، ف. أ. سمليوك، دي. سماولي، ر. م. سميلتسر، سي. سميث، آي. سميث، ج. سميث، ل. سميث، ر. سميث، ر. سميث، م. شيلمرش ر. زوهن، س. سومر، سي. سورس، م. سوريم، ج. م. سورس، م. ل. سبيث، ب. ك. سبيرز، س. سباس، دي. سبيك، ر. سبيك، ج. سبيرز، ت. سبينكا، بي. تي. سبرينغر، م. ستاديرمان، ب. شتال، ج. ستاهوفيك، ج. ستانلي، ل. ج. ستانتون، ر. ستيل، و. ستيل، دي. شتاينمان، ر. ستيمك، ر. ستيفنز، س. ستيربنز، بي. ستيرن، دي. ستيفنز، ج. ستيفرز، سي. إتش. ستيل، سي. ستوكيل و. ستوفل ج. س. ستولكن، سي. ستولز، إي. ستورم، جي. ستون، س. ستوبين إي. ستاوت، آي. ستاويرز، ر. ستراوزر، هـ. ستريكارت، ج. شترايت، دي. جي. ستروزي، ج. ستوتز، ل. سامرز، ت. سورتوالا جي. سوتكليف، ل. ج. سوتير، س. ب. ساتون ف. سفيدزينسكي، جي. سوادلينغ، و. سويت، أ. سزوك م. تاباك، م. تاكاجي، أ. تامبازيديس، في. تانغ، م. تارانوفسكي، ل. أ. تايلور، س. تيلفورد دبليو. ثيودالد، م. ثي، أ. توماس، سي. إيه. توماس، أنا. توماس، ر. توماس، آي. جي. تومسون، أ. ثونغستيسوبسكل سي. بي. ثورسنيس جي. تييتبول ر. إ. تيبتون، م. توبين، ن. توملين، ر. تومّاسيني، أ. ج. توريجا، ج. توريس، ر. ب. ج. تاون س. تاونسند، ج. ترينهولم، أ. تريفيلبيس سي. تروسيل هـ. تروكس، دي. ترومر، س. ترومر، تي. ترونغ، دي. تابز، إي. آر. توبمان، تي. تونيل دي. تيرنبل، ر. إ. تيرنر، م. أوليتسكي، ر. أوباده ج. ل. فاهر، بي. فان أرسدال دي. فان بلاركم، م. فاندنبومغارد ر. فانكوينلان ب. م. فان وونترغيم و. س. فارنوم، أ. ل. فيليكوفيتش، أ. فيلا، سي. بي. فيردون، ب. فيرمليون، س. فيرنون، ر. فيزي ج. فيكرز، ر. م. فيجنز، م. فيسوسكي، ج. فوك بي. إل. فوليغوف، س. فونهوف، ر. فون روتس، هـ. إكس. فو، م. فو، دي. وول، ج. وول، ر. والاس، ب. والين، دي. والمر سي. إيه. والش، سي. إف. والترز، سي. والتز، أ. وان، أ. وانغ، ي. وانغ، ج. س. ورك، ب. إ. وارنر، ج. واتسون، ر. ج. وات بي. واتس، ج. ويفر، ر. ب. ويفر، س. ويفر، سي. آر. ويبر، بي. ويبر، س. ف. ويبر، بي. ويجنر، ب. ويلداي، ل. ويلسر-شيريل ك. وايس، ك. ب. وارتون، جي. إف. ويلر، و. ويستلار ر. ك. وايت، هـ. د. ويتلي، ب. ويتمن م. إ. ويكيت ك. ويدمان، سي. ويدماير، ج. ويدوالد، ر. ويلكوك س. ويلكوك سي. وايلد، ب. هـ. وايلد، سي. إتش. وايلد، ك. ويلهمسن، م. د. ويلكي، هـ. ويلكنز، بي. ويلكنز، س. ج. ويلكس، إي. إيه. ويليامز، جي. جي. ويليامز، و. ويليامز، و. هـ. ويليامز، دي. سي. ويلسون، ب. ويلسون، إ. ويلسون، ر. ويلسون، س. وينترز، بي. جي. ويسوف، م. ويتمن ج. وولف، أ. وونغ، ك. و. وونغ، ل. وونغ، ن. وونغ، ر. وود، دي. وودهوس، ج. وودروف، دي. تي. وودز، س. وودز، ب. ن. وودورث، إ. ووتن،

أ. ووتون، ك. عمل، ج. ب. ووركمان، ج. رايت، م. وو، سي. ويست، ف. ج. ويسوكي هـ. شيو م. ياماغوتشي، ب. يانغ، س. ت. يانغ، ج. ياتابي، سي. بي. يمانز، ب. س. يي، س. أ. يي، ل. ين، ب. يونغ، سي. إس. يونغ، سي. في. يونغ، بي. يونغ، ك. يونغبلود، ج. يو، ر. زكارياس، جي. زاجاريس، ن. زايتسيفا، ف. زكا، ف. ز. ب. زايجر، م. زيكا، جي. بي. زيمرمان، ت. زوبريست، ج. د. زويجل و A. B. زيلسترا

(تعاون ICF للدفع غير المباشر)

جنرال أتمكس، سان دييغو، كاليفورنيا 92186، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر لورانس ليفرمور الوطني، صندوق بريد 808، ليفرمور، كاليفورنيا 94551-0808، الولايات المتحدة الأمريكية معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كامبريدج، ماساتشوستس 02139، الولايات المتحدة الأمريكية شركة بوليماث للأبحاث، 827 شارع بوند، بليزنتون، كاليفورنيا 94566، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر لوس ألاموس الوطني، صندوق البريد F663، لوس ألاموس، نيو مكسيكو 87545، الولايات المتحدة الأمريكية موقع الأمن القومي في نيفادا، 232 طريق الطاقة، شمال لاس فيغاس، نيفادا، 89030، الولايات المتحدة الأمريكية مختبرات سانديا الوطنية، صندوق بريد 5800، ألبوكيركي، نيو مكسيكو 87123، الولايات المتحدة الأمريكية كلية إمبريال لندن، فيزياء البلازما، حرم ساوث كينسينغتون، لندن، SW7 2AZ، المملكة المتحدة شركة لوكسل، صندوق بريد 1879، 60 شارع سالتسبرينغ، فريداي هاربر، واشنطن 98250، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر طاقة الليزر، جامعة روتشستر، روتشستر، نيويورك 14623، الولايات المتحدة الأمريكية جامعة كاليفورنيا في بيركلي، قسم الهندسة النووية، 4165 قاعة إتشيفيري، بيركلي، كاليفورنيا 94720-1730، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر لورانس بيركلي الوطني، 1 طريق السيكلوترون، بيركلي، كاليفورنيا 94720، الولايات المتحدة الأمريكية جريفون تكنولوجيز، 303 شارع ليندبرغ، ليفرمور، كاليفورنيا 94551، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر بلازما برينستون، 100 طريق ستيلارتر، برينستون، نيو جيرسي 08540، الولايات المتحدة الأمريكية CEA/DAM/DIF، 91297 أرفاجون سيدكس، فرنسا إدارة الأمن النووي الوطنية، مكتب برامج الدفاع، وزارة الطاقة الأمريكية، واشنطن، دي سي 20585، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر SLAC الوطني لتسريع الجسيمات، مينلو بارك، كاليفورنيا 94025، الولايات المتحدة الأمريكية جامعة نيو مكسيكو، قسم الهندسة النووية، MSC01 1120، 1 جامعة نيو مكسيكو، ألبوكيركي، نيو مكسيكو 87131-0001، الولايات المتحدة الأمريكية جامعة ميتشيغان، مبنى أبحاث المناخ والفضاء، 2455 شارع هايوارد، آن آربر، ميتشيغان 48109-2143، الولايات المتحدة الأمريكية شركة كينتيك إنسترومنتس المحدودة، مبنى إيزيس، حديقة هاوبري، والينغفورد، أكسفوردشاير، OX10 8BD، المملكة المتحدة شركة دايموند ماتييرالز، 79108 فرايبورغ، ألمانيا مؤسسة الأسلحة النووية، ألدرماستون، RG7 4PR، المملكة المتحدة قسم الفيزياء، مختبر كلاريندون، جامعة أكسفورد، طريق باركس، أكسفورد، OX1 3PU، المملكة المتحدة شركة العلوم الطيفية، 4 الجادة الرابعة، برلنغتون، ماساتشوستس 01803-3304، الولايات المتحدة الأمريكية جامعة RWTH آخن، 52066 آخن، ألمانيا جامعة ميتشيغان، 500 شارع س ولاية، آن آربر، ميتشيغان 48109، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر أبحاث البحرية الأمريكية، قسم فيزياء البلازما، 4555 شارع أوفرلوك الجنوبي الغربي، واشنطن، العاصمة 20375، الولايات المتحدة الأمريكية مختبر لاستخدام الليزر المكثف في المدرسة البوليتكنيكية، F-91128 باليزو سيدكس، فرنسا جامعة نيفادا في رينو، قسم الفيزياء، MS 0220، 1664 شارع فيرجينيا الشمالية، رينو، نيفادا 89557، الولايات المتحدة الأمريكية جامعة باريس-ساكلاي، CEA، LMCE، 91680 بروير-لو-شاتيل، فرنسا قسم الرياضيات الحاسوبية، العلوم والهندسة، جامعة ولاية ميتشيغان، إيست لانسينغ، ميتشيغان 48824، الولايات المتحدة الأمريكية قسم الرياضيات الحاسوبية، العلوم والهندسة، جامعة ولاية ميتشيغان، إيست لانسينغ، ميتشيغان 48824، الولايات المتحدة الأمريكية جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، قسم الفيزياء وعلم الفلك، 475 بورتولا بلازا، لوس أنجلوس، كاليفورنيا 90095-1547، الولايات المتحدة الأمريكية سوتير إنسترومنت، 1 ديجيتال درايف، نوفاتور، كاليفورنيا 94949، الولايات المتحدة الأمريكية جامعة ولاية نيويورك في جينيسيو، قسم الفيزياء وعلم الفلك، مركز العلوم المتكاملة، جينيسيو، نيويورك 14454، الولايات المتحدة الأمريكية المرافق المركزية لليزر، مختبر رذرفورد أبلتون، هارفيل أوكسفورد، OC11 0QX، المملكة المتحدة قسم الرياضيات والإحصاء، جامعة سان خوسيه الحكومية، سان خوسيه، كاليفورنيا 95192، الولايات المتحدة الأمريكية قسم الفيزياء وعلم الفلك، جامعة سان خوسيه الحكومية، سان خوسيه، كاليفورنيا 95192-0106، الولايات المتحدة الأمريكية متوفى. العنوان الحالي: شركة فوكست إنرجي، 11525-B شارع ستون هولو، جناح 200، أوستن، تكساس 78758، الولايات المتحدة الأمريكية. العنوان الحالي: معهد فراونهوفر لتكنولوجيا الليزر ILT، 52066 آخن، ألمانيا. العنوان الحالي: مركز علوم البصريات، قسم الفيزياء وعلم الفلك، جامعة سوينبرن للتكنولوجيا، هاوثورن، فيكتوريا 3122، أستراليا. العنوان الحالي: جامعة ولاية واشنطن، مكتب البحث، صندوق بريد 641060، بولمان، واشنطن 99164-1060، الولايات المتحدة الأمريكية.


  1. *قائمة المؤلفين الكاملة موجودة في نهاية الرسالة.
    تم نشره من قبل الجمعية الأمريكية للفيزياء بموجب شروط رخصة المشاع الإبداعي النسب 4.0 الدولية. يجب أن تحافظ أي توزيع إضافي لهذا العمل على النسبة للمؤلفين وعنوان المقالة المنشورة، واستشهاد المجلة، ورقم DOI.
  2. العنوان الحالي: مركز جي إس آي هيلم هولتز لبحوث الأيونات الثقيلة، شارع بلانك 1، 64291 دارمشتات، ألمانيا.
    العنوان الحالي: جامعة لوند، مختبر MAX IV، صندوق 118، 22100 لوند، السويد.
    العنوان الحالي: معهد تاونز لليزر، جامعة وسط فلوريدا، أورلاندو، فلوريدا 32816، الولايات المتحدة الأمريكية.
    العنوان الحالي: باسيفيك فيوجن، فريمونت، كاليفورنيا، 94536.

Journal: Physical Review Letters, Volume: 132, Issue: 6
DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.132.065102
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38394591
Publication Date: 2024-02-05

Achievement of Target Gain Larger than Unity in an Inertial Fusion Experiment

H. Abu-Shawareb et al.*(The Indirect Drive ICF Collaboration)

(Received 27 October 2023; accepted 3 January 2024; published 5 February 2024)

Abstract

On December 5, 2022, an indirect drive fusion implosion on the National Ignition Facility (NIF) achieved a target gain of 1.5. This is the first laboratory demonstration of exceeding “scientific breakeven” (or ) where 2.05 MJ of 351 nm laser light produced 3.1 MJ of total fusion yield, a result which significantly exceeds the Lawson criterion for fusion ignition as reported in a previous NIF implosion [H. Abu-Shawareb et al. (Indirect Drive ICF Collaboration), Phys. Rev. Lett. 129, 075001 (2022)]. This achievement is the culmination of more than five decades of research and gives proof that laboratory fusion, based on fundamental physics principles, is possible. This Letter reports on the target, laser, design, and experimental advancements that led to this result.

DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.065102
The quest for laboratory fusion and the possibility of a nearly limitless source of low-carbon and low-radiation energy likely began in the 1920s shortly after Harkins, Perrin, and Eddington conjectured self-sustaining hydrogen fusion as the primary system fueling the Sun [1-3]. This idea was inspired by Aston’s discovery [4], using his newly invented mass spectrograph, that four hydrogen atoms are heavier than one helium atom. In 1928, Gamow [5] developed the mathematical basis for quantum tunneling, which allowed Atkinson and Houtermans [6] to make the first estimates of the stellar fusion rate, supporting the conjecture of self-sustaining fusion powering the stars. The first example of human-caused fusion was made by Oliphant [7] in 1933, and in 1939 Bethe [8] developed the stellar nucleosynthesis theory of hydrogen fusion powering the Sun. In 1946, Thomson and Blackman [British patent 817681] proposed a fusion reactor using a “Z-pinch” concept, and in 1957 Lawson [9] published his famous minimum product of density and energy confinement time , required for self-sustaining nuclear fusion ignition. The most ubiquitous example of self-sustaining nuclear fusion in the Universe is stars, and the closest example is our Sun, where gravitational forces provide the natural confinement, compression, and heating required for fusion. On Earth, these conditions occur in a thermonuclear weapon. A fundamental obstacle to realizing a fusion energy source has been the ability to control and heat a plasma to the conditions required for ignition and to
confine the plasma at these conditions over long enough timescales such that more fusion energy is produced than was supplied to initiate the reaction.
Over the approximately hundred years since fusion was discovered, significant research has been directed to develop multiple nuclear fusion concepts. These concepts broadly fall into two categories depending on the method to confine the plasma. One method uses magnetic fields and employs devices such as tokamaks, stellarators, and magnetic pinches [10]. The second method temporarily confines the fusing plasma with the inertia of a surrounding material and is, therefore, called inertial confinement, the approach used in our experiment. Following the invention of the laser in 1960, several authors proposed using lasers to trigger nuclear fusion reactions [11-13]. Nuckolls proposed an inertial confinement fusion (ICF) scheme that utilized the radiative power of intense lasers to compress, heat, and confine a reacting plasma [14]. ICF schemes have since been extended to indirect drive [15], while laser direct drive [16] and magnetic drive [17] are also being pursued.
An indirect drive implosion at the National Ignition Facility [18-21] occurs by directing 1-2 MJ of 351 nm laser energy to the inside surface of a high- element cylindrical enclosure, a hohlraum (see Fig. 1), which converts the laser energy to x-rays with a nearly Planckian energy distribution and a peak temperature of about 300 eV . The x-rays ablate the outside of a diameter high-density-carbon (HDC) capsule with a frozen layer of deuterium-tritium (DT) fuel coated on the inside and DT vapor in thermodynamic equilibrium inside the fuel shell. Most laboratory nuclear fusion approaches use a 5050 mixture of DT fuel based on its high reactivity rate for a given temperature. DT fusion produces 14.1 MeV neutrons and 3.5 MeV alpha particles. Alpha heating and (DT plasma pressure volumetric change) compressional work is balanced by bremsstrahlung x-ray emission and thermal
FIG. 1. Left: schematic of the target and laser configuration including the hohlraum. Bottom right: the HDC capsule and DT fuel configuration. Top right: total laser power vs time and radiation temperature as a function of time. The HDC capsule thickness was increased by and the laser energy was increased by for N221204 (red line) compared to N210808 (black line).
conduction losses leading to a minimum plasma temperature of for self-heating fusion in a clean implosion where there are no additional sources of power degradation. Ablation from the x-ray drive accelerates the remaining ablator shell inward, reaching a speed of , compressing the cold DT fuel in density and heating the inside vapor to at minimum volume, a stage of the implosion called “stagnation.” If the central hot spot ignites and if the heating rate from fusion alphas exceeds the other losses in the system, then fusion burn will rapidly expand into the surrounding cold fuel. Following ignition, the DT temperature increases to well over 10 keV .
In August 2021, an indirect drive DT implosion experiment at the National Ignition Facility (NIF) at Lawrence Livermore National Laboratory in Livermore, California achieved a target gain of 0.72 (ratio of total yield energy to total laser energy delivered to the target) and exceeded the Lawson ignition criterion [22-24]. Simulations and analytic theory showed that further increases in the target gain required increases in total areal density ( , the integral of the mass density over a radial chord) and energy coupled to the fuel, beyond what had been obtained with the current target design [15]. Our hypothesis was that the fuel burn-up fraction (defined as the fraction of DT fuel that has undergone fusion) and the resulting yield could be
FIG. 2. Target gain vs calendar date. The horizontal labels mark the beginning of each year. The color of the narrow target gain bars represents different implosion designs, and the dashed horizontal line represents the target gain per the NAS ignition criteria [26].
improved by increasing the coupled energy and, consequently, the implosion kinetic energy; however, there was also significant risk that ablator-fuel mix could preheat much of the fuel [25], limiting the yield increase. Such an implosion was subsequently performed on NIF in December 2022 and achieved the highest ever target gain of 1.5, exceeding scientific breakeven and the National Academy of Sciences (NAS) definition of the ignition threshold [26]. In this Letter and companion papers [2729], we describe the design, theory, experimental parameters, and observables of the first laboratory scale system that used indirect drive to exceed scientific breakeven where the pressure and confinement time required to produce more fusion energy than supplied to the target, or , was achieved.
Figure 2 shows a 3 orders of magnitude improvement in target gain over 11 years of experiments starting with the 2011 implosions that first used DT fuel in a CH (plastic) ablator [30-32]. These advances were enabled using experiments focused on subsets of the complete system [33] and integrated experiments on cryogenically layered targets [34] as well as theory and detailed radiation hydrodynamic modeling to continuously improve the implosion quality. While more details can be found in Ref. [22], Appendix A summarizes the key steps from 2011 to exceeding Lawson’s criterion in a 2021 experiment.
Following the August 2021 result, a series of five similar implosions, with the currently achievable small range of uncontrolled shot-to-shot variations in laser delivery and target quality, showed that residual low mode drive asymmetries and mix could still degrade the performance by factors ranging from to , respectively [35].
Asymmetry in the compression primarily arises from variations in laser delivery and the capsule wall thickness uniformity [36,37], while mix primarily arises from hydrodynamic instability growth, seeded by capsule defects, such as surface pits and debris as well as from the perturbation induced by the capsule fill tube [38-40]. Details of the relative capsule quality are given in the appendix of the companion experimental paper [27]. These degradations were identified as the primary cause of the observed shot-to-shot variability in fusion yield that results from proximity to the ignition threshold [41]. Together, implosion asymmetry and hot spot mixing push the threshold for ignition and high fuel gain to higher implosion kinetic energy [28]. Radiation hydrodynamic computer models Lasnex [42] and HYDRA [43], which employ highly detailed physics descriptions of laser transport, radiation transfer, hydrodynamics, thermodynamics, and nuclear reaction processes [44-46], backed by theory, showed that a modest increase in laser energy driving a thicker capsule could decrease the sensitivity to low mode and mix degradations and increase the confinement time and fusion yield [27]. Initiated over six years ago, a focused laser effort [47,48] based on earlier single quad tests [49] (a quad is a group of four beams in a configuration) is described in Appendix B and allowed the NIF laser energy to be increased from 1.9 to 2.05 MJ by September 2022.
The indirect drive target and laser configuration for experiment N221204 (NIF shot notation being NYYMMDD where year, month, and day when the shot countdown began) that is the focus of this Letter is compared with NIF shot N210808 in Fig. 1. In both cases, the lasers are directed onto the inside of a -diameter and -tall gold-lined depleted uranium (DU) hohlraum in four laser cones defined by their angle of incidence (inner beams and and outer beams and , with the angle specified relative to the vertical axis). The hohlraum is filled with of pure He gas. The gold lining on the inside surface of the uranium creates a lower xray drive spectrum above 1.8 keV photon energy (as compared to pure DU) and prevents DU oxidation. The time-dependent laser power and relative power balance between the laser cones are used to control the compression and symmetry of the implosion, respectively. The diameter HDC ablator capsule containing the DT fuel is suspended in the center of the hohlraum between two 45-nm-thickness tent Formvar membranes [50]. The capsule is nanocrystalline HDC of mass 4.25 mg . Inside the capsule is a 64.5- m-thick layer of solid cryogenic DT fuel of mass . The HDC capsule for N221204 uses the same inner radius of 1.05 mm as N 210808 but with a thickness increase of . The capsule typically contains a buried tungstendoped layer to shield the DT fuel from x-ray drive-generated preheat, assisting with higher compression. For N221204, the doped layer is tungsten as measured by x-ray fluorescence, is thick, and is positioned with
of undoped HDC on the outside and of undoped HDC on the inside. The areal density of tungsten in the capsule for N 221204 is approximately relative to prior experiments. Appendix C provides details of the metrology used to assess the target quality.
The increase in laser energy on NIF shot N221204 was limited to a peak power of 440 TW (due to NIF optics damage concerns); this allowed using a longer-duration laser pulse as can be seen in Fig. 1. A design study performed using HYDRA showed that this longer more energetic pulse driving an thicker ( +6 microns) HDC ablator would increase the total areal density at peak compression by , increasing the DT fuel burn-up fraction and improving the implosion robustness to degradations compared to N210808 [27]. An adjustment to the radiation drive symmetry was needed, since an extended laser pulse allows more hohlraum wall plasma blow-in which eventually impedes inner-beam laser propagation to the hohlraum wall [51-53]. This was accomplished using cross-beam energy transfer (CBET) [54] with wavelength detuning between the inner and outer cones; minor adjustments were also made to the detailed time-dependent laser powers on all beams. The first test of this new design was on shot N 220919 , which gave a 1.2 MJ yield even with an oblate hot spot shape, due in part to restrictions on the amount of wavelength detuning which could be safely implemented in the first test. Benchmarking HYDRA simulations [27] against this result showed that additional optimization of CBET and the laser power pulse shape could achieve a symmetric implosion and increase the yield by . This was implemented on the second test of this design, NIF shot N221204, which resulted in 0.16 MJ of yield and a target gain of 1.5, comparable to the design predictions.
A novel “cognitive simulation” (CogSim) model [55] was used to assess the 2.05 MJ capsule design and predicted a 14 -fold increase in the probability of achieving ignition compared to N210808, with an average expected yield of around 2.5 MJ . Experiment fielding variations in implosion symmetry and target quality have traditionally made performance predictions challenging, even if they can often be understood through postshot modeling. The CogSim model has enabled significant progress in this by applying a statistical model for performance variations, which is trained on a suite of previous NIF shots and then applied to a proposed design with high-fidelity simulations and machine learning techniques. This statistical model is used to generate detailed distributions of the expected experimental observables, as well as measures of performance robustness, which can inform preshot expectations. The N221204 shot marks the first application of the CogSim approach prior to executing the experiment and is the first shot for which a significant probability of scientific breakeven was predicted.
TABLE I. Experimental parameters.
NIF shot N210207 N210307 N210808 N220919 N221204
(TW) 470 487 441 440 440
(MJ) 1.93 1.91 1.89 2.05 2.05
Drive 304 306 313 313
1.09 1.26 0.93 0.89 0.78
DSR (%)
(Gbar)
Burn-up fraction (%) 0.24 0.20 1.77 1.60 4.33
5.8 12
0.09 0.07 0.7 0.57 1.5
0.32-0.36 0.18-0.22 2.8 2.5 3.7
ITFX
Indicates average over similar experiments.
The experimentally observable ignition threshold factor is ITFX [62].
Stimulated Brillouin laser backscattering (SBS), which reduces the laser coupling to the hohlraum and is a potential source of laser optics damage [56], is estimated from the NIF full-aperture backscatter (FABS) diagnostic [57] and the laser drive diagnostic [58] to be (one ). The SBS is observed early in peak power and is mostly on the inner cones. Stimulated Raman scattering (SRS), estimated from FABS, is (one ) and occurs throughout peak power. The backscatter uncertainty includes both measurement error as well as estimated quad-to-quad variations. The fraction of total laser energy coupled to the hohlraum, due to SBS, for shot N 221204 is . As shown in Fig. 1, the longer pulse of N221204 reached a higher peak x-ray drive temperature as expected given the increasing hohlraum wall albedo in time [59] and confirming no significant late time backscatter losses. Only fast response diode-based measurements are available for characterizing the backscatter on high-yield experiments; streaked spectra are not available.
A suite of x-ray and nuclear instruments [60] diagnose the key properties of the fusing plasma, including the neutron yield and energy spectrum, spatially varying neutron [61] and x-ray emission profiles, and emission weighted temperature. These measurements have been of fundamental importance for understanding and optimizing the experimental response to changes in input laser and target conditions and to the deliberate changes in the implosion design. Additionally, the measurements are used to infer key hot spot quantities such as the pressure, energy, and areal density which are used to evaluate different
ignition criteria. These measurements and inferences are listed in Table I for N221204 and a selection of companion prior experiments. Both x-ray and nuclear instruments are available on high-yield experiments.
The neutron energy spectrum encodes key information about the neutron yield, emission weighted DT ion temperature, velocity flow, and the areal density of the DT plasma and remaining shell [63]. Two types of diagnostics measure the neutron energy spectrum, a magnetic recoil spectrometer (MRS) [64] and a suite of 4-5 neutron time of flight spectrometers [65,66]. About of the neutrons are downscattered to lower energies by the surrounding high-density fuel and shell as they escape. The downscattered ratio (DSR), defined as the ratio of the number of neutrons in the energy range of to those in the range of , is proportional to the of the fusing hot spot and surrounding DT fuel [67]. The MRS and three zirconium nuclear activation foils [68], all of which have been absolutely calibrated, are used to measure the yield of unscattered neutrons. The total neutron yield is inferred by correcting the unscattered number using the relationship [62,63,69], which accounts for DT fusion neutrons scattered out of the energy range. The resultant yield is neutrons. In addition to the yield, temperature, and areal density, two orthogonal neutron imaging diagnostics quantify the spatial distribution of the neutron emission. An independent method of estimating the yield, which is crosscalibrated to previous yields and uses the increase in
FIG. 3. 3D reconstruction of the time-integrated emission-weighted neutron emissivity from two neutron images taken on each shot from orthogonal lines of sight (image projections), for NIF shots (a) N210307, (b) N210808, and (c) N221204. The left color bar corresponds to the 3D represented volume; the right color bar is for the 2D projections of this volume.
measured x-ray emission from the ignition-reheated hohlraum, is also consistent with a 3.1 MJ yield [70].
Figure 3 shows the two-dimensional (2D) time-averaged, spatial distribution of neutron emission from two views and the 3D tomographic reconstruction of the neutron emissivity (total neutrons emitted per unit volume) for three experiments where the neutron yield increased by 20 -fold culminating in N221204 with a total fusion energy yield of . Figure 3 and Table I show that, as the fusion yield increases, the temperature and volume of the reacting plasma increase by factors of 2 and 4 , respectively. The changes in temperature and volume are associated with the increased rate of particle self-heating sustaining and initially increasing the temperature and reactivity as the hot spot expands outward after peak compression [35]. The dominant uncertainty in the fusion yield inference stems from systematic, rather than statistical, uncertainty in the measurement and detection hardware. As the yield increases, the areal density of the system is emission weighted to larger radii, which is why, for a given design, the areal density decreases as the yield increases.
It is also instructive to check the scaling of the observed burn-up fraction between N 210808 and N 221204 relative to the simple expression [15] for yield limited by the disassembly or explosion phase. The burn-up fraction ratio in the limit of little DT depletion scales [22] as , where is a good fit to the DT relative reactivity between 5 and 20 keV [71] with and the subscript 1 refers to N 221204 and 2 to N 210808 . For the observed and ratio of and , the predicted burn-up fraction ratio is close to the measured ratio of , suggesting
we are indeed close to the regime of all the exploding fuel participating in burn. Here, we have used the to compare to N 210808 for similar and, hence, explosion speed and used for , since it is known to be less sensitive to motional broadening than [72]. Putting in numbers and assuming burn is truncated after a increase in radius, as seen, for example, on N210808, at an average explosion velocity , where is the proton mass and 2.5 is the average atomic mass of DT, the expected burn-up fraction (where ) is also a consistent for the observed and .
To further contextualize the energy gain and plasma conditions obtained, it is valuable to use these measurements to evaluate traditional metrics of power balance such as the Lawson parameter. The Lawson criterion for ignition [9] is a statement indicating the crossing of a tipping point, namely, the threshold where plasma self-heating exceeds cooling processes such that a rapid increase in plasma temperature ( ) and fusion reaction rate is generated. In Lawson’s original work, bremsstrahlung x rays were the only loss mechanism considered, but, for ICF systems, bremsstrahlung, electron heat conduction, and negative work, where is the time-dependent hot spot pressure and is volume, on expansion [73-75] all counteract selfheating. While Lawson was not considering implosion fusion systems, his alpha-particle trapping case is appropriate for ICF with some generalization [76] that respects the impulsive nature of ICF implosions. Both the plasma thermal temperature and product of number density and reaction time must be sufficiently high for net power production. Over the past two decades, a number of
different formulations of the Lawson criterion for ICF have been developed that leverage different experimentally measured and/or inferred quantities, excluding or including [62,74,77-82], the latter being more directly related to the Lawson criterion in common use in magnetic fusion. The fuel energy gain (see Appendix A) is most directly related to the Lawson triple product [83]. Capsule gain is yet another gain definition and compares the total yield to capsule x-ray absorbed energy , whose threshold of unity is at typically higher total yield than . For indirect drive, is generally a small fraction of , while for direct drive the two terms are synonymous. It is important to note that it is possible to pass any of the alternate versions of Lawson’s criterion for ignition without obtaining . Indeed, ignition by these different formulations of Lawson’s criterion was first achieved on NIF experiment N210808 [22] and confirmed by independent analysis [84].
It was shown in [22] that all of the various forms of Lawson’s criteria in the context of ICF gave the same qualitative conclusions about the ignition of N 210808 . So, here we focus on data comparison to just one of the representative criteria but the one that uniquely includes the effects of high- mixing into the hot spot on the ignition threshold. Framing ignition thermodynamically as a nonpolytropic process where an exponential and irreversible jump in occurs in the DT hot spot volume due to significant alpha heating and entropy generation over the moment of implosion stagnation, one finds a condition that is naturally presented in the parameter space of and which are familiar to practitioners of magnetic fusion [82]. Namely,
with the criterion determining ignition. Here, GLC represents “generalized Lawson criterion.” is a complicated function of temperature and a parameter related to bremsstrahlung x-ray enhancement due to high- material mixing into the DT hot spot. The peak hot spot pressure is inferred using the prescription in [85]. Technically, the confinement timescale in Eq. (1) is related to the second time derivative of hot spot temperature at peak , which is not presently measured on the NIF, but under certain assumptions can be the same as the measured burn width. This criterion, intermediate in conservatism as reviewed in the companion articles [28,29], is overplotted in Fig. 4, with the dashed curves representing different plausible levels of enhanced radiative loss from high- mix into the hot spot consistent with observations [86]. N221204, and other igniting experiments, distinguish themselves in Fig. 4 by increasing at nearly constant qualitatively consistent with expectations. Gain values and ignition metrics are shown in Table I for the
FIG. 4. NIF DT shot data are plotted in the space of inferred hot spot Lawson parameter which corresponds to hot spot peak pressure times burn duration, , and DD ion temperature, which is the temperature determined by the neutron-time-of-flight spread of 2.5 MeV neutrons that come from deuterium-deuterium fusion. The curves denote the ignition boundary per the GLC equation described in the text assuming no mix (solid) and with a multiplier of 1.5 and on the radiative loss to account for increased levels of higher atomic number mix (dashed curves). Experiments N210808 and N221204 exhibit little mixing, , while other experiments can exhibit higher values depending upon capsule quality, fill-tube size, and hydrodynamic instability control. Data from the Hybrid-E series are highlighted as red points, while earlier campaigns are shown in other colors.
NIF experiment N210808, the previous record, and N221204.
In summary, the December 5, 2022 experiment on the National Ignition Facility, N221204, was the first time that fusion target gain was unambiguously achieved in the laboratory in any fusion scheme. The demonstrated level of target gain on N 221204 of 1.5 times is a proof of principle that controlled laboratory fusion energy is possible. Note that does not imply net energy gain from a practical fusion energy perspective, because the energy consumed by the NIF laser facility is typically larger than . The NIF laser architecture and target configuration was chosen to give the highest probability for fusion ignition for research purposes and was not optimized to produce net energy for fusion energy applications. Further improvements in yield are envisaged at NIF by further increasing laser energy and improving hohlraum efficiency [87] to drive larger targets [88] and by optimizing drive and capsule dopant profiles [89]. Inertial fusion energy applications requiring advancements to the underlying scheme require further development, such as laser energy usage,
shot rate, target robustness, higher fuel compression levels, and cost. However, the result reported herein demonstrates that it is possible to achieve a target gain greater than one in a laboratory scale system. As this Letter was being finalized, several repeats of experiment N 221204 were performed on NIF, shots N230729 and N230904, which achieved of 1.9 and 1, respectively.
This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract No. DE-AC52-07NA27344.
B. B., penumbral x-ray diagnostic; K. L. B., hybrid shot RI (responsible individual); J. B., HDC capsule material science and development; R. M. B., real-time nuclear activation diagnostic (RTNAD); T. B., capsule metrology; S. D. B., cryosystem analysis; V. G.-K., N. W. B., C. D., M. D., M. F., and C. W., neutron imaging system (NIS) analysis; D. A.C., semiempirical hohlraum asymmetry model; D. T. C., hybrid-E shot RI, asymmetry physics working group (WG) lead; P. M. C., VISAR analysis; B.C., HYDRA code development; H. C., gated laser entrance hole (GLEH) imaging system; A. R. C., hot spot models and ignition metrics; D. S. C., high-fidelity capsule instability simulations; E. L. D., HDC shot RI; T. D., hybrid shot RI; J.-M. G. D. N., laser improvements and wrote sections of the Letter; S. B. and M. S., directed capsule characterization and wrote sections of the Letter; D. S. and A. M., nuclear data analysis and wrote sections of the Letter; K. H., CogSim analysis and wrote sections of the Letter; E. K. and T. C., quantified backscatter and wrote sections of the Letter; L. D., 3D hot spot model assessment; M. J. E., ICF program strategy and management; D. F., NIS analysis; J. F., magnetic recoil spectrometer (MRS) diagnostic; M. G. J., MRS diagnostic; H. G.-K., diagnostic; S. H., cryogenic DT layer analysis; M. C. H., ICF program strategy and management; K. D. H., nuclear time of flight (NTOF) data synthesis; E.P.H., NTOF data synthesis; D. E. H., hohlraum modeling; M. H., hybrid shot RI; J. P. H., x-ray diagnostics; O. A. H., HYBRID concept and physics strategy, implosion physics theory, and wrote sections of this Letter; H. H., HDC capsule fabrication; N. I., x-ray diagnostics; O. J., hohlraum model development; G. D. K., HYDRA code development; S. F. K., x-ray diagnostics; C. K., HDC capsule fabrication; J. M. K., HYDRA code development; A. L. K., lead designer for hybrid-E and N221204, integrated hohlraum team lead, and wrote sections of the Letter; O. L. L., hohlraum physics-facility integration group (PFIG) lead, program management, and wrote sections of the Letter; D. L., NIF facility management; J. D. L., hot spot models and ignition metrics; B. J. M., asymmetry assessment, PFIG, and laser performance assessment; A. J. M., NIF diagnostic management; M. M. M., HYDRA code project lead; S. A. M., integrated hohlraum-capsule modeling; A. G. M., x-ray diagnostics;
D. A. M., in-flight shape analysis; K. D. M., diagnostic; P. A. M., laser-plasma instability physics; M. M., VISAR analysis; J. L. M., 3D hohlraum modeling; A.S.M., nuclear diagnostics lead; K.N., project engineering; A. N., senior target fabrication lead; R.N., ensembles simulations; A.P., x-ray mix analysis and experimental team lead for stagnation, wrote sections of the Letter; M. V. P., HYDRA code development; P. K. P., hot spot models and ignition metrics; J. E. R., hybrid-E shot RI; J. S. R., hohlraum experiments lead; M. S. R., DANTE analysis; C. R.S., HYDRA code development; P. T. S., hot spot models and ignition metrics; S.M.S., CBET physics model in HYDRA code; J. S., mode-1 capsule analysis; S. J. S., sagometer analysis; B. K. S., ensemble simulations; D. J. S., NTOF analysis; M. S., target fabrication lead; D. J. S., backscatter physics assessment; R. T., hybrid-E shot RI; R.P. J. T., ICF program strategy and management; B. M. V. W., NIF facility operations lead; P. L. V., NIS analysis; C. R. W., high-fidelity capsule simulations, tool development, and stability assessment; C. W., HDC capsule coating development and fabrication; S. W., diagnostic development; B.N.W., project engineering; C. V. Y., integrated capsule-hohlraum simulations; S.T. Y., laser pulse- shape improvements; A.B.Z., hot spot and ignition metrics lead, hybrid-E experimental lead, N221204 shot RI, MCMC analysis, and wrote sections of the Letter; A. A. S. A. and R. R. L., alignment image processing; V. M. K. and K. W., alignment control loops; E. B., R. L. W., and S. B., alignment requirements; G. W. C., shock timing and implosion kinematics measurement techniques, improvements in physical models, and layering techniques for producing smooth DT layers in shells; D. B. and J. H., Lasnex code development; G. B. Z., Lasnex code project lead; J. D. M. helped edit the Letter.
Appendix A: Historical summary of the ICF effort on NIF.-Analysis of the first CH ablator [90] experiments up to about 2013 identified degradations from highly elevated levels of excess radiation loss resulting from mid- to high ablator material mixing into the fusing DT plasma [91]. Hydrodynamic instability was identified as the leading cause of mix [92]. A factor of 10 improvement to the implosion quality was made by lowering the ablation front growth of capsule surface perturbations [93-97]; this resulted in a target gain of 0.015 and a fuel energy gain of [98]. The “fuel energy gain” for ICF represents the ratio of total yield per DT fusion) to the energy absorbed by the DT fuel and hot spot on compression, . As alpha particles carry of the total fusion energy per reaction, marks heating dominated by alpha heating also known as the burning plasma regime. From 2013 to 2016, several new factors were identified as limiting the achievable fusion yield. These included additional hydrodynamic instabilities induced by the capsule surface quality and support tent [101-106], time-dependent
asymmetries [107-112] resulting in fuel areal density asymmetry that is a signature of wasted kinetic energy [113,114], and laser plasma interactions (backscatter) decreasing the overall coupling [115-117]. Starting in 2014, two major developments occurred. First, the discovery that reducing gas fill in the hohlraum resulted in a great reduction in laser plasma instability (LPI) effects [118], particularly the almost complete elimination of SRS scattered light and associated hot electrons, and a 15% increase in energy coupled to the capsule [119]. Second, material science research and implosion modeling [120] utilizing HDC ablators [121,122] began. Research in highdensity low-Z ablators from 1995 to 1997 had laid the groundwork necessary for transitioning ablator materials. By 2016, the HDC design was shown in NIF experiments to overcome key limitations associated with plastic capsules [123-127]. The higher density of carbon ablators relative to plastic reduced the implosion time from 1216 ns [128] down to for similar design adiabat implosions. This reduced the amount of wall blow-in plasma filling the hohlraum and combined with separating outer cones and beam spots within a quad [127,129,130] to reduce local intensities and hohlraum wall plasma ingress [52,131] was synergistic with using lower hohlraum gas fill and improved time-dependent symmetry control [41,132,133]. By 2017, these improvements doubled the target gain (0.03) and gave fusion yields exceeding the amount of energy coupled to the imploding HDC shell [134,135]. Theory [73,136] and detailed modeling [137,138] indicated that increasing the diameter of the HDC capsule by while maintaining the implosion velocity, deceleration time, and symmetry could more than double the fusion yield moving toward the threshold of ignition [139]. Because implosion deceleration time was fixed, this strategy was not true “hydroscaling.” The larger capsule designs reintroduced CBET, a key symmetry control capability first used in 2009 for high gas-fill hohlraums [140], to low gas-fill hohlraums [54], and varied hohlraum shape [141] as two methods for controlling implosion shape symmetry. In 2021, both methods resulted in a successful increase in the yield ( ) and a target gain of . These implosions were also the first to achieve a burning plasma [142,143] in which the energy produced by alpha particle selfheating exceeded the inferred compressional work done to assemble the fuel.
Data, theory, and modeling indicated that the yield of this series of implosions was being strongly impacted by a net hot spot translational velocity [36,37,144-149]. To help minimize this impact, three equatorial hohlraum diagnostic windows were repositioned to improve radiation drive symmetry [36,150]. Additionally, observations and modeling indicated that additional radiative loss from high- contaminant ablator material injected into the hot spot by the capsule DT fuel fill tube was a significant degradation
to fusion yield and an inhibitor to ignition [39,40,151]. To mitigate this, the diameter of the capsule fill tube was reduced from 5 to . To further reduce contaminant mix, the quality of the capsule was improved, with capsule surface pit and internal void characteristics reduced by an order of magnitude relative to the 2021 capsules to minimize the seeds for hydrodynamic mix [152].
In addition to these improvements, simulations showed quantitatively [23] that the late-time ablation pressure could be further optimized by reducing the laser entrance hole (LEH) diameter from 3.65 to 3.1 mm without laser energy loss [153,154], giving a increase in radiation flux. X-ray drive power loss out of the LEHs scales as , where is the Stefan-Boltzmann constant, is the LEH area, and is the hohlraum radiation temperature [155,156]. This extra efficiency was used to extend the duration of the laser pulse, leading to a longer radiation drive and higher peak ablation pressure at late time [23,24,157,158], an effect understood to be essential to maximizing stagnation pressure in ICF implosions [113,159]. These improvements, together with improved target quality, led to a target gain of 0.72 and exceeding the Lawson criterion [22-24] on NIF shot N210808 on August 8, 2021.
Appendix B: NIF laser upgrades.-Operating NIF at 2.05 MJ ( 351 nm ), 440 TW peak power ( energy increase compared to N210808) was made possible by two main improvements in the ultraviolet (UV) section of the NIF final optics assembly . First, a new fused silica debris shield was positioned between the grating debris shield (GDS) and the final disposable debris shield (DDS) on 128 beams. These new optics protect the GDS from the ejecta and debris generated by the laser from the DDS. Second, the installation of target chamber debris-blocking metal shields was deployed in strategic locations of the lower hemisphere beams. These shields significantly reduce the amount of target debris reaching the GDS. Both improvements enable NIF to operate for the first time at elevated energy (at fixed peak power) by limiting the GDS damage initiation and rate and allow NIF to conduct target experiments at peak power in a sustainable way within the maintenance capacity of the optic processing facilities. In parallel, the first modernization phase of the fiber-optics NIF front end (known as master oscillator room) was completed in December, 2021 (after N210808) from the oscillators to the input of the pulse shaping systems. The upgrade consisted of redesigning and replacing fiber amplifiers, acousto-optic modulators, fail-safe systems to improve performance, mitigate obsolescence, and increase ease of operation. Of note, the reported laser energies had to be corrected a few percent downward due to neutron background on the laser calorimeters. This modernization
allowed more accurate and precise delivery of the NIF laser energy (shown in Fig. 1) into the hohlraum.
Appendix C: Detailed capsule comparison between N210808 and N221204.-Prior to target assembly, the HDC ablator surface, interior, and thickness uniformity are characterized. Holographic microscopy of the entire shell surface revealed a total of 70 surface pits on the N221204 capsule as compared to 269 surface pits on the capsule surface for the N210808 capsule. For both N221204 and N210808, no individual surface pit exceeded a volume of . X-ray computed tomography over a 5% sample of the ablator volume revealed the presence of a single void located below the ablator outer surface for N221204. The capsule for N210808 contained two voids of sizes 3 and located 50 and , respectively, below the ablator surface. In contrast to prior experiments, the N221204 capsule contained a large number ( ) of inclusions in its interior. The capsule for N 210808 was found to contain 15 such inclusions. While the exact composition and volume of the inclusions has not been determined, fluorescence analysis shows that they are a substoichiometric variation of tungsten carbide (less than one W atom per C atom). Better volume quantification is still in process. Capsule wall thickness nonuniformity as measured by infrared thin film interference was ( of the wall thickness). Apart from the large number of inclusions, the overall number of surface pits and internal voids in the N221204 ablator was smaller than typical for high-energy NIF experiments. There were no significant differences in the cryogenic DT ice layer quality [160] between N210808 and N221204.
[1] N. A. of Sciences, Biographical Memoirs: Volume 47 (National Academies Press, Washington, DC, 1975), 10.17226/570.
[2] M. Bartusiak, Archives of the Universe: 100 Discoveries that Transformed Our Understanding of the Cosmos, 1st ed. (Vintage Books, New York, 2006).
[3] A. S. Eddington, Science 52, 233 (1920).
[4] F. Aston, Mass Spectra and Isotopes, 1st ed. (Edward Arnold and Co., London, 1933).
[5] G. Gamow, Z. Phys. 51, 204 (1928).
[6] Atkinson, R. d’E., and F. G. Houtermans, Z. Phys. 54, 656 (1929).
[7] M. L. E. Oliphant, B. B. Kinsey, and E. Rutherford, Proc. R. Soc. A 141, 722 (1933).
[8] H. A. Bethe, Phys. Rev. 55, 434 (1939).
[9] J. D. Lawson, Proc. Phys. Soc. London Sect. B 70, 6 (1957).
[10] J. P. Freidberg, Plasma Physics and Fusion Energy (Cambridge University Press, Cambridge, England, 2008).
[11] N. G. Basov and O. N. Krokhin, Sov. Phys. JETP 19, 123 (1964).
[12] A. Kastler, C. R. Acad. Sci. 258, 489 (1964).
[13] J. M. Dawson, Phys. Fluids 7, 981 (1964).
[14] J. Nuckolls, L. Wood, A. Thiessen, and G. Zimmerman, Nature (London) 239, 139 (1972).
[15] J. Lindl, Phys. Plasmas 2, 3933 (1995).
[16] R. Craxton, K. Anderson, T. Boehly, V. Goncharov, D. Harding, J. Knauer, R. McCrory, P. McKenty, D. Meyerhofer, J. Myatt et al., Phys. Plasmas 22 (2015).
[17] S. A. Slutz and R. A. Vesey, Phys. Rev. Lett. 108, 025003 (2012).
[18] E. M. Campbell and W. J. Hogan, Plasma Phys. Controlled Fusion 41, B39 (1999).
[19] G. H. Miller, E. I. Moses, and C. R. Wuest, Nucl. Fusion 44, S228 (2004).
[20] E. I. Moses, R. N. Boyd, B. A. Remington, C. J. Keane, and R. Al-Ayat, Phys. Plasmas 16, 041006 (2009).
[21] M. L. Spaeth et al., Fusion Sci. Technol. 69, 25 (2017).
[22] H. Abu-Shawareb et al. (Indirect Drive ICF Collaboration), Phys. Rev. Lett. 129, 075001 (2022).
[23] A. Kritcher, A. Zylstra, D. Callahan, O. Hurricane, C. Weber, D. Clark, C. Young, J. Ralph, D. Casey, A. Pak et al., Phys. Rev. E 106, 025201 (2022).
[24] A. Zylstra, A. Kritcher, O. Hurricane, D. Callahan, J. Ralph, D. Casey, A. Pak, O. Landen, B. Bachmann, K. Baker et al., Phys. Rev. E 106, 025202 (2022).
[25] S. Haan, J. Lindl, D. Callahan, D. Clark, J. Salmonson, B. Hammel, L. Atherton, R. Cook, M. Edwards, S. Glenzer et al., Phys. Plasmas 18 (2011).
[26] S. E. Koonin et al. Review of the Department of Energy’s Inertial Confinement Fusion Program: The National Ignition Facility (National Academies Press, Washington, D.C., 1997), p. 64.
[27] A. L. Kritcher, A. Zylstra, C. Weber, O. Hurricane et al., companion paper, Phys. Rev. E 109, 025204 (2024).
[28] O. A. Hurricane et al., following Letter, Phys. Rev. Lett. 132, 065103 (2024).
[29] A. Pak, A. B. Zylstra et al., companion paper, Phys. Rev. E 109, 025203 (2024).
[30] S. H. Glenzer et al., Phys. Plasmas 19, 056318 (2012).
[31] M. J. Edwards et al., Phys. Plasmas 20, 070501 (2013).
[32] J. Lindl, O. Landen, J. Edwards, and E. Moses, Phys. Plasmas 21, 020501 (2014).
[33] O. L. Landen et al., Phys. Plasmas 18, 051002 (2011).
[34] M. J. Edwards et al., Phys. Plasmas 18, 051003 (2011).
[35] A. Pak, L. Divol, D. Casey, S. Khan, A. Kritcher, J. Ralph, R. Tommasini, C. Trosseille, A. Zylstra, K. Baker et al., Phys. Rev. Lett. 131, 065101 (2023).
[36] B. J. MacGowan et al., High Energy Density Phys. 40, 100944 (2021).
[37] D. T. Casey et al., Phys. Rev. Lett. 126, 025002 (2021).
[38] IAEA, ed., Vol. XXXX (to be published).
[39] A. Pak et al., Phys. Rev. Lett. 124, 145001 (2020).
[40] C. R. Weber et al., Phys. Plasmas 27, 032703 (2020).
[41] L. Divol et al., Phys. Plasmas 24, 056309 (2017).
[42] G. B. Zimmerman and W. L. Kruer, Comments Plasma Phys. Controlled Fusion 2, 51 (1975).
[43] M. M. Marinak, R. E. Tipton, O. L. Landen, T. J. Murphy, P. Amendt, S. W. Haan, S. P. Hatchett, C. J. Keane, R. McEachern, and R. Wallace, Phys. Plasmas 3, 2070 (1996).
[44] O. S. Jones et al., Phys. Plasmas 19, 056315 (2012).
[45] O. S. Jones et al., Phys. Plasmas 24, 056312 (2017).
[46] D. J. Strozzi, D. S. Bailey, P. Michel, L. Divol, S. M. Sepke, G. D. Kerbel, C. A. Thomas, J. E. Ralph, J. D. Moody, and M. B. Schneider, Phys. Rev. Lett. 118, 025002 (2017).
[47] J. Di Nicola, T. Bond, M. Bowers, L. Chang, M. Hermann, R. House, T. Lewis, K. Manes, G. Mennerat, B. MacGowan et al., Nucl. Fusion 59, 032004 (2018).
[48] J.-M. G. Di Nicola, T. Suratwala, L. Pelz, J. Heebner, D. Alessi, A. Bhasker, T. Bond, M. Bowers, G. Brunton, B. Buckley et al., in High Power Lasers for Fusion Research VII (SPIE, San Francisco, California, 2023), p. PC1240103.
[49] J. M. Di Nicola et al., Nucl. Fusion 59, 032004 (2019).
[50] S. H. Baxamusa, M. Stadermann, C. Aracne-Ruddle, A. J. Nelson, M. Chea, S. Li, K. Youngblood, and T.I. Suratwala, Langmuir 30, 5126 (2014).
[51] D. A. Callahan, O. A. Hurricane, J. Ralph et al., Phys. Plasmas 25, 056305 (2018).
[52] J. Ralph, O. Landen, L. Divol, A. Pak, T. Ma, D. Callahan, A. Kritcher, T. Döppner, D. Hinkel, C. Jarrott et al., Phys. Plasmas 25, 082701 (2018).
[53] N. Izumi et al., Phys. Plasmas 28, 022706 (2021).
[54] A. L. Kritcher et al., Phys. Rev. E 98, 053206 (2018).
[55] K. Humbird et al., Science (to be published).
[56] T. Chapman et al., J. Appl. Phys. 125, 033101 (2019).
[57] J. Moody, P. Datte, K. Krauter, E. Bond, P. Michel, S. Glenzer, L. Divol, C. Niemann, L. Suter, N. Meezan et al., Rev. Sci. Instrum. 81 (2010).
[58] M. L. Spaeth, K. Manes, D. Kalantar, P. Miller, J. Heebner, E. Bliss, D. Spec, T. Parham, P. Whitman, P. Wegner et al., Fusion Sci. Technol. 69, 25 (2016).
[59] M. D. Rosen, Phys. Plasmas 3, 1803 (1996).
[60] J. D. Kilkenny et al., Fusion Sci. Technol. 69, 420 (2016).
[61] G. P. Grim et al., Phys. Plasmas 20, 056320 (2013).
[62] J. Lindl, S. Haan, O. Landen, A. Christopherson, and R. Betti, Phys. Plasmas 25 (2018).
[63] J. Frenje, R. Bionta, E. Bond, J. Caggiano, D. Casey, C. Cerjan, J. Edwards, M. Eckart, D. Fittinghoff, S. Friedrich et al., Nucl. Fusion 53, 043014 (2013).
[64] M. Gatu Johnson et al., Rev. Sci. Instrum. 85, 11E104 (2014).
[65] V. Y. Glebov et al., Rev. Sci. Instrum. 81, 10D325 (2010).
[66] A. S. Moore et al., Rev. Sci. Instrum. 94, 061102 (2023).
[67] M. Gatu Johnson et al., Rev. Sci. Instrum. 83, 10D308 (2012).
[68] C. Yeamans and D. Bleuel, Fusion Sci. Technol. 72, 120 (2017).
[69] D. Casey, J. Frenje, M. Gatu Johnson, F. Séguin, C. Li, R. Petrasso, V. Y. Glebov, J. Katz, J. Knauer, D. Meyerhofer et al., Rev. Sci. Instrum. 83, 10D912 (2012).
[70] M. S. Rubery et al., this issue, Phys. Rev. Lett. 109, 065104 (2024).
[71] H.-S. Bosch and G. M. Hale, Nucl. Fusion 32, 611 (1992).
[72] T. Murphy, Phys. Plasmas 21, 072701 (2014).
[73] O. Hurricane, D. Callahan, P. Springer, M. Edwards, P. Patel, K. Baker, D. Casey, L. Divol, T. Döppner, D. Hinkel et al., Plasma Phys. Controlled Fusion 61, 014033 (2019).
[74] P. T. Springer et al., Nucl. Fusion 59, 032009 (2019).
[75] P. K. Patel, P. T. Springer, C. Weber, L. C. Jarrott, O. A. Hurricane, B. Bachmann, K. Baker, L. Berzak Hopkins, D. Callahan, D. T. Casey et al., Phys. Plasmas 27 (2020).
[76] R. Betti, K. Anderson, V. N. Goncharov, R. L. McCrory, D. D. Meyerhofer, S. Skupsky, and R. P. J. Town, Phys. Plasmas 9, 2277 (2002).
[77] C. D. Zhou and R. Betti, Phys. Plasmas 16, 079905 (2009).
[78] P. Y. Chang, R. Betti, B. K. Spears, K. S. Anderson, J. Edwards, M. Fatenejad, J. D. Lindl, R. L. McCrory, R. Nora, and D. Shvarts, Phys. Rev. Lett. 104, 135002 (2010).
[79] R. Betti, P. Y. Chang, B. K. Spears, K. S. Anderson, J. Edwards, M. Fatenejad, J. D. Lindl, R. L. McCrory, R. Nora, and D. Shvarts, Phys. Plasmas 17, 058102 (2010).
[80] R. Betti, A. R. Christopherson, B. K. Spears, R. Nora, A. Bose, J. Howard, K. M. Woo, M. J. Edwards, and J. Sanz, Phys. Rev. Lett. 114, 255003 (2015).
[81] A. R. Christopherson, R. Betti, A. Bose, J. Howard, K. M. Woo, E. M. Campbell, J. Sanz, and B. K. Spears, Phys. Plasmas 25, 012703 (2018).
[82] O. A. Hurricane, S. A. Maclaren, M. Rosen, J. H. Hammer, P. T. Springer, and R. Betti, Phys. Plasmas 28, 22704 (2021).
[83] O. A. Hurricane, P. K. Patel, R. Betti, D. H. Froula, S. P. Regan, S. A. Slutz, M. R. Gomez, and M. A. Sweeney, Rev. Mod. Phys. 95, 025005 (2023).
[84] S. E. Wurzel and S. C. Hsu, Phys. Plasmas 29, 062103 (2022).
[85] A. B. Zylstra, R. Nora, P. K. Patel, and O. A. Hurricane, Phys. Plasmas 28, 122703 (2021).
[86] L. Divol et al., Phys. Plasmas (to be published).
[87] P. Amendt et al., Phys. Plasmas 26, 082707 (2019).
[88] A. Kritcher, A. Zylstra, D. Callahan, O. Hurricane, C. Weber, J. Ralph, D. Casey, A. Pak, K. Baker, B. Bachmann et al., Phys. Plasmas 28, 072706 (2021).
[89] D. S. Clark et al., Phys. Plasmas 29, 052710 (2022).
[90] A. Nikroo et al., Phys. Plasmas 13, 056302 (2006).
[91] T. Ma et al., Phys. Rev. Lett. 111, 085004 (2013).
[92] V. A. Smalyuk et al., Plasma Phys. Controlled Fusion 62, 014007 (2020).
[93] T. R. Dittrich, O. Hurricane et al., Phys. Rev. Lett. 112, 055002 (2014).
[94] D. T. Casey et al., Phys. Rev. E 90, 011102(R) (2014).
[95] K. Raman, V. Smalyuk, D. Casey, S. Haan, D. Hoover, O. Hurricane, J. Kroll, A. Nikroo, J. Peterson, B. Remington et al., Phys. Plasmas 21, 072710 (2014).
[96] O. A. Hurricane et al., Phys. Plasmas 21, 056314 (2014).
[97] A. G. MacPhee, J. L. Peterson, D. T. Casey, D. S. Clark, S. W. Haan, O. S. Jones, O. L. Landen, J. L. Milovich, H. F. Robey, and V. A. Smalyuk, Phys. Plasmas 22, 080702 (2015).
[98] O. A. Hurricane et al., Nature (London) 506, 343 (2014).
[99] M. D. Rosen, Phys. Plasmas 6, 1690 (1999).
[100] S. Atzeni and J. Meyer-ter Vehn, The Physics of Inertial Fusion (Oxford University Press, New York, 2008).
[101] S. H. Baxamusa, M. Stadermann, C. Aracne-Ruddle, A. J. Nelson, M. Chea, S. Li, K. Youngblood, and T.I. Suratwala, Langmuir 30, 5126 (2014).
[102] S. R. Nagel et al., Phys. Plasmas 22, 22704 (2015).
[103] R. Tommasini et al., Phys. Plasmas 22, 056315 (2015).
[104] D. S. Clark et al., Phys. Plasmas 22, 022703 (2015).
[105] B. A. Hammel, R. Tommasini, D. S. Clark, J. Field, M. Stadermann, and C. Weber, J. Phys. Conf. Ser. 717, 012021 (2016).
[106] J. E. Ralph et al., Phys. Plasmas 27, 102708 (2020).
[107] E. L. Dewald et al., Phys. Rev. Lett. 111, 235001 (2013).
[108] J. Moody, H. Robey, P. Celliers, D. Munro, D. Barker, K. Baker, T. Döppner, N. Hash, L. Berzak Hopkins, K. LaFortune et al., Phys. Plasmas 21, 092702 (2014).
[109] J. R. Rygg et al., Phys. Rev. Lett. 112, 195001 (2014).
[110] R. P. J. Town et al., Phys. Plasmas 21, 056313 (2014).
[111] A. Kritcher, R. Town, D. Bradley, D. Clark, B. Spears, O. Jones, S. Haan, P. Springer, J. Lindl, R. Scott et al., Phys. Plasmas 21, 042708 (2014).
[112] A. Pak et al., Phys. Plasmas 24, 056306 (2017).
[113] O. A. Hurricane, D. T. Casey, O. Landen et al., Phys. Plasmas 29, 012703 (2022).
[114] K. M. Woo and R. Betti, Phys. Plasmas 28, 054503 (2021).
[115] R. K. Kirkwood et al., Phys. Plasmas 18, 056311 (2011).
[116] J. L. Kline et al., Phys. Plasmas 20, 056314 (2013).
[117] J. Moody, D. Callahan, D. Hinkel, P. Amendt, K. Baker, D. Bradley, P. Celliers, E. Dewald, L. Divol, T. Döppner et al., Phys. Plasmas 21, 056317 (2014).
[118] G. Hall, O. Jones, D. Strozzi, J. Moody, D. Turnbull, J. Ralph, P. Michel, M. Hohenberger, A. Moore, O. Landen et al., Phys. Plasmas 24, 052706 (2017).
[119] D. E. Hinkel et al., Phys. Rev. Lett. 117, 225002 (2016).
[120] D. D. M. Ho, S. W. Haan, J. D. Salmonson, D. S. Clark, J. D. Lindl, J. L. Milovich, C. A. Thomas, L. F. B. Hopkins, and N. B. Meezan, J. Phys. Conf. Ser. 717, 012023 (2016).
[121] J. Biener et al., Nucl. Fusion 49, 112001 (2009).
[122] T. Braun et al., Nucl. Fusion 63, 016022 (2023).
[123] A. J. MacKinnon et al., Phys. Plasmas 21, 056318 (2014).
[124] J. S. Ross et al., Phys. Rev. E 91, 021101(R) (2015).
[125] N. B. Meezan et al., Phys. Plasmas 22, 062703 (2015).
[126] L. F. Berzak Hopkins et al., Phys. Rev. Lett. 114, 175001 (2015).
[127] K. Baker, C. Thomas, D. Casey, S. Khan, B. Spears, R. Nora, T. Woods, J. Milovich, R. Berger, D. Strozzi et al., Phys. Rev. Lett. 121, 135001 (2018).
[128] T. Döppner et al., Phys. Plasmas 27, 042701 (2020).
[129] P. Amendt, J. S. Ross, J. L. Milovich, M. Schneider, E. Storm, D. A. Callahan, D. Hinkel, B. Lasinski, D. Meeker, P. Michel et al., Phys. Plasmas 21 (2014).
[130] D. Casey, C. Thomas, K. Baker, B. Spears, M. Hohenberger, S. Khan, R. Nora, C. Weber, D. Woods, O. Hurricane et al., Phys. Plasmas 25, 056308 (2018).
[131] D. Callahan, O. Hurricane, J. Ralph, C. Thomas, K. Baker, L. Benedetti, L. Berzak Hopkins, D. Casey, T. Chapman, C. Czajka et al., Phys. Plasmas 25, 056305 (2018).
[132] D. Turnbull et al., Phys. Plasmas 23, 052710 (2016).
[133] M. Hohenberger et al., Phys. Plasmas 26, 112707 (2019).
[134] L. Berzak Hopkins et al., Plasma Phys. Controlled Fusion 61, 014023 (2018).
[135] S. Le Pape et al., Phys. Rev. Lett. 120, 245003 (2018).
[136] R. Nora et al., Phys. Plasmas 21, 056316 (2014).
[137] D. S. Clark et al., Phys. Plasmas 26, 050601 (2019).
[138] A. L. Kritcher et al., Phys. Plasmas 25, 056309 (2018).
[139] O. A. Hurricane et al., Phys. Plasmas 26, 052704 (2019).
[140] P. Michel et al., Phys. Rev. Lett. 102, 025004 (2009).
[141] H. F. Robey, L. Berzak Hopkins, J. L. Milovich, and N. B. Meezan, Phys. Plasmas 25, 012711 (2018).
[142] A. B. Zylstra, O. A. Hurricane et al., Nature (London) 601, 542 (2022).
[143] A. L. Kritcher et al., Nat. Phys. 18, 251 (2022).
[144] B. K. Spears et al., Phys. Plasmas 21, 042702 (2014).
[145] H. G. Rinderknecht, D. T. Casey, R. Hatarik, R. M. Bionta, B. J. MacGowan, P. Patel, O. L. Landen, E. P. Hartouni, and O. A. Hurricane, Phys. Rev. Lett. 124, 145002 (2020).
[146] O. A. Hurricane, D. T. Casey et al., Phys. Plasmas 27, 062704 (2020).
[147] C. V. Young, L. Masse, D. T. Casey, B. J. MacGowan, O. L. Landen, D. A. Callahan, N. B. Meezan, R. Nora, and P. K. Patel, Phys. Plasmas 27, 082702 (2020).
[148] D. J. Schlossberg et al., Phys. Rev. Lett. 127, 125001 (2021).
[149] J. L. Milovich et al., Plasma Phys. Controlled Fusion 63, 025012 (2021).
[150] K. L. Baker, P. A. Amendt, J. S. Ross, V. Smalyuk, O. L. Landen, D. D. Ho, S. Khan, S. W. Haan, J. D. Lindl, D. Mariscal et al., Phys. Plasmas 30, 092708 (2023).
[151] B. Bachmann et al., Phys. Rev. E 101, 033205 (2020).
[152] A. Zylstra et al., Phys. Plasmas 27, 092709 (2020).
[153] M. B. Schneider et al., Phys. Plasmas 22, 122705 (2015).
[154] S. A. MacLaren et al., Phys. Rev. Lett. 112, 105003 (2014).
[155] L. J. Suter et al., Phys. Plasmas 3, 2057 (1996).
[156] R. L. Kauffman et al., Phys. Rev. Lett. 73, 2320 (1994).
[157] O. L. Landen et al., Plasma Phys. Controlled Fusion 54, 124026 (2012).
[158] V. A. Smalyuk et al., Phys. Rev. Lett. 111, 215001 (2013).
[159] O. A. Hurricane, A. Kritcher, D. A. Callahan, O. L. Landen et al., Phys. Plasmas 24, 092706 (2017).
[160] J. A. Koch et al., Fusion Sci. Technol. 55, 244 (2009).
H. Abu-Shawareb, R. Acree, P. Adams, J. Adams, B. Addis, R. Aden, P. Adrian, B. B. Afeyan, M. Aggleton, L. Aghaian, A. Aguirre, D. Aikens, J. Akre, F. Albert, M. Albrecht, B. J. Albright, J. Albritton, J. Alcala, C. Alday Jr., D. A. Alessi, N. Alexander, J. Alfonso, N. Alfonso, E. Alger, S. J. Ali, Z. A. Ali, A. Allen, W. E. Alley, P. Amala, P. A. Amendt, P. Amick, S. Ammula, C. Amorin, D. J. Ampleford, R. W. Anderson, T. Anklam, N. Antipa, B. Appelbe, C. Aracne-Ruddle, E. Araya, T. N. Archuleta, M. Arend, P. Arnold, T. Arnold,
A. Arsenlis, J. Asay, L. J. Atherton, D. Atkinson, R. Atkinson, J. M. Auerbach, B. Austin, L. Auyang, A. A. S. Awwal, N. Aybar, J. Ayers, S. Ayers, T. Ayers, S. Azevedo, B. Bachmann, C. A. Back, J. Bae, D. S. Bailey, J. Bailey, T. Baisden, K. L. Baker, H. Baldis, D. Barber, M. Barberis, D. Barker, A. Barnes, C. W. Barnes, M. A. Barrios, C. Barty, I. Bass, S. H. Batha, S. H. Baxamusa, G. Bazan, J. K. Beagle, R. Beale, B. R. Beck, J. B. Beck, M. Bedzyk, R. G. Beeler, R. G. Beeler, W. Behrendt, L. Belk, P. Bell, M. Belyaev, J. F. Benage, G. Bennett, L. R. Benedetti, L. X. Benedict, R. L. Berger, T. Bernat, L. A. Bernstein, B. Berry, L. Bertolini, G. Besenbruch, J. Betcher, R. Bettenhausen, R. Betti, B. Bezzerides, S. D. Bhandarkar, R. Bickel, J. Biener, T. Biesiada, K. Bigelow, J. Bigelow-Granillo, V. Bigman, R. M. Bionta, N. W. Birge, M. Bitter, A. C. Black, R. Bleile, D. L. Bleuel, E. Bliss, E. Bliss, B. Blue, T. Boehly, K. Boehm, C. D. Boley, R. Bonanno, E. J. Bond, T. Bond, M. J. Bonino, M. Borden, J.-L. Bourgade, J. Bousquet, J. Bowers, M. Bowers, R. Boyd, D. Boyle, A. Bozek, D. K. Bradley, K. S. Bradley, P. A. Bradley, L. Bradley, L. Brannon, P. S. Brantley, D. Braun, T. Braun, K. Brienza-Larsen, R. Briggs, T. M. Briggs, J. Britten, E. D. Brooks, D. Browning, M. W. Bruhn, T. A. Brunner, H. Bruns, G. Brunton, B. Bryant, T. Buczek, J. Bude, L. Buitano, S. Burkhart, J. Burmark, A. Burnham, R. Burr, L. E. Busby, B. Butlin, R. Cabeltis, M. Cable, W. H. Cabot, B. Cagadas, J. Caggiano, R. Cahayag, S. E. Caldwell, S. Calkins, D. A. Callahan, J. Calleja-Aguirre, L. Camara, D. Camp, E. M. Campbell, J. H. Campbell, B. Carey, R. Carey, K. Carlisle, L. Carlson, L. Carman, J. Carmichael, A. Carpenter, C. Carr, J. A. Carrera, D. Casavant,
A. Casey, D. T. Casey, A. Castillo, E. Castillo, J. I. Castor, C. Castro, W. Caughey, R. Cavitt, J. Celeste, P. M. Celliers, C. Cerjan, G. Chandler, B. Chang, C. Chang, J. Chang, L. Chang, R. Chapman, T. D. Chapman, L. Chase, H. Chen, H. Chen, K. Chen, L.-Y. Chen, B. Cheng, J. Chittenden, C. Choate, J. Chou, R. E. Chrien, M. Chrisp, K. Christensen, M. Christensen, N. S. Christiansen, A. R. Christopherson, M. Chung, J. A. Church, A. Clark, D. S. Clark, K. Clark, R. Clark, L. Claus, B. Cline, J. A. Cline, J. A. Cobble, K. Cochrane, B. Cohen, S. Cohen, M. R. Collette, G. W. Collins, L. A. Collins, T. J. B. Collins, A. Conder, B. Conrad, M. Conyers, A. W. Cook, D. Cook, R. Cook, J. C. Cooley, G. Cooper, T. Cope, S. R. Copeland, F. Coppari, J. Cortez, J. Cox, D. H. Crandall, J. Crane, R. S. Craxton, M. Cray, A. Crilly, J. W. Crippen, D. Cross, M. Cuneo, G. Cuotts, C. E. Czajka, D. Czechowicz, T. Daly, P. Danforth, C. Danly, R. Darbee, B. Darlington, P. Datte, L. Dauffy, G. Davalos, S. Davidovits, P. Davis, J. Davis, S. Dawson, R. D. Day, T. H. Day, M. Dayton, C. Deck, C. Decker, C. Deeney, K. A. DeFriend, G. Deis, N. D. Delamater, J. A. Delettrez, R. Demaret, S. Demos, S. M. Dempsey, R. Desjardin, T. Desjardins, M. P. Desjarlais, E. L. Dewald, J. DeYoreo, S. Diaz, G. Dimonte, T. R. Dittrich, L. Divol, S. N. Dixit, J. Dixon, A. Do, E. S. Dodd, D. Dolan, A. Donovan, M. Donovan, T. Döppner, C. Dorrer, N. Dorsano, M. R. Douglas, D. Dow, J. Downie, E. Downing, M. Dozieres, V. Draggoo, D. Drake, R. P. Drake, T. Drake, G. Dreifuerst, O. Drury, D. F. DuBois, P. F. DuBois, G. Dunham, M. Durocher, R. Dylla-Spears, A. K. L. Dymoke-Bradshaw, B. Dzenitis, C. Ebbers, M. Eckart, S. Eddinger, D. Eder, D. Edgell, M. J. Edwards, P. Efthimion, J. H. Eggert, B. Ehrlich, P. Ehrmann, S. Elhadj, C. Ellerbee, N. S. Elliott, C. L. Ellison, F. Elsner, M. Emerich, K. Engelhorn, T. England, E. English, P. Epperson, R. Epstein, G. Erbert, M. A. Erickson, D. J. Erskine, A. Erlandson, R. J. Espinosa, C. Estes, K. G. Estabrook, S. Evans, A. Fabyan, J. Fair, R. Fallejo, N. Farmer, W. A. Farmer, M. Farrell, V. E. Fatherley, M. Fedorov, E. Feigenbaum, T. Fehrenbach, M. Feit, B. Felker, W. Ferguson, J. C. Fernandez, A. Fernandez-Panella, S. Fess, J. E. Field, C. V. Filip, J. R. Fincke, T. Finn, S. M. Finnegan, R. G. Finucane, M. Fischer, A. Fisher, J. Fisher, B. Fishler, D. Fittinghoff, P. Fitzsimmons, M. Flegel, K. A. Flippo, J. Florio, J. Folta, P. Folta, L. R. Foreman, C. Forrest, A. Forsman, J. Fooks, M. Foord, R. Fortner, K. Fournier, D. E. Fratanduono, N. Frazier, T. Frazier, C. Frederick, M. S. Freeman, J. Frenje, D. Frey, G. Frieders, S. Friedrich, D. H. Froula, J. Fry, T. Fuller, J. Gaffney, S. Gales, B. Le Galloudec, K. K. Le Galloudec, A. Gambhir, L. Gao, W. J. Garbett, A. Garcia, C. Gates, E. Gaut, P. Gauthier, Z. Gavin, J. Gaylord, C. G. R. Geddes, M. Geissel, F. Génin, J. Georgeson, H. Geppert-Kleinrath, V. Geppert-Kleinrath, N. Gharibyan, J. Gibson, C. Gibson, E. Giraldez, V. Glebov, S. G. Glendinning, S. Glenn, S. H. Glenzer, S. Goade, P. L. Gobby, S. R. Goldman, B. Golick, M. Gomez, V. Goncharov, D. Goodin, P. Grabowski, E. Grafil, P. Graham, J. Grandy, E. Grasz, F. R. Graziani, G. Greenman, J. A. Greenough, A. Greenwood, G. Gregori, T. Green, J. R. Griego, G. P. Grim, J. Grondalski, S. Gross, J. Guckian, N. Guler, B. Gunney, G. Guss, S. Haan, J. Hackbarth, L. Hackel, R. Hackel, C. Haefner, C. Hagmann, K. D. Hahn, S. Hahn, B. J. Haid, B. M. Haines, B. M. Hall, C. Hall, G. N. Hall, M. Hamamoto, S. Hamel, C. E. Hamilton, B. A. Hammel, J. H. Hammer, G. Hampton, A. Hamza,
A. Handler, S. Hansen, D. Hanson, R. Haque, D. Harding, E. Harding, J. D. Hares, D. B. Harris, J. A. Harte, E. P. Hartouni, R. Hatarik, S. Hatchett, A. A. Hauer, M. Havre, R. Hawley, J. Hayes, J. Hayes, S. Hayes, A. Hayes-Sterbenz, C. A. Haynam, D. A. Haynes, D. Headley, A. Heal, J. E. Heebner, S. Heerey, G. M. Heestand, R. Heeter, N. Hein, C. Heinbockel, C. Hendricks, M. Henesian, J. Heninger, J. Henrikson, E. A. Henry, E. B. Herbold, M. R. Hermann, G. Hermes, J. E. Hernandez, V. J. Hernandez, M. C. Herrmann, H. W. Herrmann, O. D. Herrera, D. Hewett, R. Hibbard, D. G. Hicks, D. P. Higginson, D. Hill, K. Hill, T. Hilsabeck, D. E. Hinkel, D. D. Ho, V. K. Ho, J. K. Hoffer, N. M. Hoffman, M. Hohenberger, M. Hohensee, W. Hoke, D. Holdener, F. Holdener, J. P. Holder, B. Holko, D. Holunga, J. F. Holzrichter, J. Honig, D. Hoover, D. Hopkins, L. F. Berzak Hopkins, M. Hoppe Jr., M. L. Hoppe Sr., J. Horner, R. Hornung, C. J. Horsfield, J. Horvath, D. Hotaling, R. House, L. Howell, W. W. Hsing, S. X. Hu, H. Huang, J. Huckins, H. Hui, K. D. Humbird, J. Hund, J. Hunt, O. A. Hurricane © , M. Hutton, K. H.-K. Huynh, L. Inandan, C. Iglesias, I. V. Igumenshchev, I. Ivanovich, N. Izumi, M. Jackson, J. Jackson, S. D. Jacobs, G. James, K. Jancaitis, J. Jarboe, L. C. Jarrott, D. Jasion, J. Jaquez, J. Jeet, A. E. Jenei, J. Jensen, J. Jimenez, R. Jimenez, D. Jobe, Z. Johal, H. M. Johns, D. Johnson, M. A. Johnson, M. Gatu Johnson, R. J. Johnson, S. Johnson, S. A. Johnson, T. Johnson, K. Jones, O. Jones, M. Jones, R. Jorge, H. J. Jorgenson, M. Julian, B. I. Jun, R. Jungquist, J. Kaae, N. Kabadi, D. Kaczala, D. Kalantar, K. Kangas, V. V. Karasiev, M. Karasik, V. Karpenko, A. Kasarky, K. Kasper, R. Kauffman, M. I. Kaufman, C. Keane, L. Keaty, L. Kegelmeyer, P. A. Keiter, P. A. Kellett, J. Kellogg, J. H. Kelly, S. Kemic, A. J. Kemp, G. E. Kemp, G. D. Kerbel, D. Kershaw, S. M. Kerr, T. J. Kessler, M. H. Key, S. F. Khan, H. Khater, C. Kiikka, J. Kilkenny, Y. Kim, Y.-J. Kim, J. Kimko, M. Kimmel, J. M. Kindel, J. King, R. K. Kirkwood, L. Klaus, D. Klem, J. L. Kline, J. Klingmann, G. Kluth, P. Knapp, J. Knauer, J. Knipping, M. Knudson, D. Kobs, J. Koch, T. Kohut, C. Kong, J. M. Koning, P. Koning, S. Konior, H. Kornblum, L. B. Kot, B. Kozioziemski, M. Kozlowski, P. M. Kozlowski, J. Krammen, N. S. Krasheninnikova, C. M. Krauland, B. Kraus, W. Krauser, J. D. Kress, A. L. Kritcher, E. Krieger, J. J. Kroll, W. L. Kruer, M. K. G. Kruse, S. Kucheyev, M. Kumbera, S. Kumpan, J. Kunimune, E. Kur, B. Kustowski, T. J. T. Kwan, G. A. Kyrala, S. Laffite, M. Lafon, K. LaFortune, L. Lagin, B. Lahmann, B. Lairson, O. L. Landen, T. Land, M. Lane, D. Laney, A. B. Langdon, J. Langenbrunner, S. H. Langer, A. Langro, N. E. Lanier, T. E. Lanier, D. Larson, B. F. Lasinski, D. Lassle, D. LaTray, G. Lau, N. Lau, C. Laumann, A. Laurence, T. A. Laurence, J. Lawson, H. P. Le, R. R. Leach, L. Leal, A. Leatherland, K. LeChien, B. Lechleiter, A. Lee, M. Lee, T. Lee, R. J. Leeper, E. Lefebvre, J.-P. Leidinger, B. LeMire, R. W. Lemke, N. C. Lemos, S. Le Pape, R. Lerche, S. Lerner, S. Letts, K. Levedahl, T. Lewis, C. K. Li, H. Li, J. Li, W. Liao, Z. M. Liao, D. Liedahl, J. Liebman, G. Lindford, E. L. Lindman, J. D. Lindl, H. Loey, R. A. London, F. Long, E. N. Loomis, F. E. Lopez, H. Lopez, E. Losbanos, S. Loucks, R. Lowe-Webb, E. Lundgren, A. P. Ludwigsen, R. Luo, J. Lusk, R. Lyons, T. Ma, Y. Macallop, M. J. MacDonald, B. J. MacGowan, J. M. Mack, A. J. Mackinnon, S. A. MacLaren, A. G. MacPhee, G. R. Magelssen, J. Magoon, R. M. Malone, T. Malsbury, R. Managan, R. Mancini, K. Manes, D. Maney, D. Manha, O. M. Mannion, A. M. Manuel, M. J.-E. Manuel, E. Mapoles, G. Mara, T. Marcotte, E. Marin, M. M. Marinak, D. A. Mariscal, E. F. Mariscal, E. V. Marley, J. A. Marozas, R. Marquez, C. D. Marshall, F. J. Marshall, M. Marshall, S. Marshall, J. Marticorena, J. I. Martinez, D. Martinez, I. Maslennikov, D. Mason, R. J. Mason, L. Masse, W. Massey, P.-E. Masson-Laborde, N. D. Masters, D. Mathisen, E. Mathison, J. Matone, M. J. Matthews, C. Mattoon, T. R. Mattsson, K. Matzen, C. W. Mauche, M. Mauldin, T. McAbee, M. McBurney, T. Mccarville, R. L. McCrory Jr., A. M. McEvoy, C. McGuffey, M. Mcinnis, P. McKenty, M. S. McKinley, J. B. McLeod, A. McPherson, B. Mcquillan, M. Meamber, K. D. Meaney, N. B. Meezan, R. Meissner, T. A. Mehlhorn, N. C. Mehta, J. Menapace, F. E. Merrill, B. T. Merritt, E. C. Merritt, D. D. Meyerhofer, S. Mezyk, R. J. Mich, P. A. Michel, D. Milam, C. Miller, D. Miller, D. S. Miller, E. Miller, E. K. Miller, J. Miller, M. Miller, P. E. Miller, T. Miller, W. Miller, V. Miller-Kamm, M. Millot, J. L. Milovich, P. Minner, J.-L. Miquel, S. Mitchell, K. Molvig, R. C. Montesanti, D. S. Montgomery, M. Monticelli, A. Montoya, J. D. Moody, A. S. Moore, E. Moore, M. Moran, J. C. Moreno, K. Moreno, B. E. Morgan, T. Morrow, J. W. Morton, E. Moses, K. Moy, R. Muir, M. S. Murillo, J. E. Murray, J. R. Murray, D. H. Munro, T. J. Murphy, F. M. Munteanu, J. Nafziger, T. Nagayama, S. R. Nagel, R. Nast, R. A. Negres, A. Nelson, D. Nelson, J. Nelson, S. Nelson, S. Nemethy, P. Neumayer, K. Newman, M. Newton, H. Nguyen, J.-M. G. Di Nicola, P. Di Nicola, C. Niemann, A. Nikroo, P. M. Nilson, A. Nobile, V. Noorai, R. C. Nora, M. Norton, M. Nostrand, V. Note, S. Novell, P. F. Nowak,
A. Nunez, R. A. Nyholm, M. O’Brien, A. Oceguera, J. A. Oertel, A. L. Oesterle, J. Okui, B. Olejniczak, J. Oliveira, P. Olsen, B. Olson, K. Olson, R. E. Olson, Y. P. Opachich, N. Orsi, C. D. Orth, M. Owen, S. Padalino, E. Padilla, R. Paguio, S. Paguio, J. Paisner, S. Pajoom, A. Pak, S. Palaniyappan, K. Palma, T. Pannell, F. Papp, D. Paras, T. Parham, H.-S. Park, A. Pasternak, S. Patankar, M. V. Patel, P. K. Patel, R. Patterson, S. Patterson, B. Paul, M. Paul, E. Pauli, O. T. Pearce, J. Pearcy, A. Pedretti, B. Pedrotti, A. Peer, L. J. Pelz, B. Penetrante, J. Penner, A. Perez, L. J. Perkins, E. Pernice, T. S. Perry, S. Person, D. Petersen, T. Petersen, D. L. Peterson, E. B. Peterson, J. E. Peterson, J. L. Peterson, K. Peterson, R. R. Peterson, R. D. Petrasso, F. Philippe, D. Phillion, T. J. Phipps, E. Piceno, L. Pickworth, Y. Ping, J. Pino, K. Piston, R. Plummer, G. D. Pollack, S. M. Pollaine, B. B. Pollock, D. Ponce, J. Ponce, J. Pontelandolfo, J. L. Porter, J. Post, O. Poujade, C. Powell, H. Powell, G. Power, M. Pozulp, M. Prantil, M. Prasad, S. Pratuch, S. Price, K. Primdahl, S. Prisbrey, R. Procassini, A. Pruyne, B. Pudliner, S. R. Qiu, K. Quan, M. Quinn, J. Quintenz, P. B. Radha, F. Rainer, J. E. Ralph, K. S. Raman, R. Raman, P. W. Rambo, S. Rana, A. Randewich, D. Rardin, M. Ratledge, N. Ravelo, F. Ravizza, M. Rayce, A. Raymond, B. Raymond, B. Reed, C. Reed, S. Regan, B. Reichelt, V. Reis, S. Reisdorf, V. Rekow, B. A. Remington, A. Rendon, W. Requieron, M. Rever, H. Reynolds, J. Reynolds, J. Rhodes, M. Rhodes, M. C. Richardson, B. Rice, N. G. Rice, R. Rieben, A. Rigatti, S. Riggs, H. G. Rinderknecht, K. Ring, B. Riordan, R. Riquier, C. Rivers, D. Roberts, V. Roberts, G. Robertson, H. F. Robey, J. Robles, P. Rocha, G. Rochau, J. Rodriguez, S. Rodriguez, M. D. Rosen, M. Rosenberg, G. Ross, J. S. Ross, P. Ross, J. Rouse, D. Rovang, A. M. Rubenchik, M. S. Rubery, C. L. Ruiz, M. Rushford, B. Russ, J. R. Rygg, B. S. Ryujin, R. A. Sacks, R. F. Sacks, K. Saito, T. Salmon, J. D. Salmonson, J. Sanchez, S. Samuelson, M. Sanchez, C. Sangster, A. Saroyan, J. Sater, A. Satsangi, S. Sauers, R. Saunders, J. P. Sauppe, R. Sawicki, D. Sayre, M. Scanlan, K. Schaffers, G. T. Schappert, S. Schiaffino, D. J. Schlossberg, D. W. Schmidt, P. F. Schmit, J. M. Smidt, D. H. G. Schneider, M. B. Schneider, R. Schneider, M. Schoff, M. Schollmeier, C. R. Schroeder, S. E. Schrauth, H. A. Scott, I. Scott, J. M. Scott, R. H. H. Scott, C. R. Scullard, T. Sedillo, F. H. Seguin, W. Seka, J. Senecal, S. M. Sepke, L. Seppala, K. Sequoia, J. Severyn, J. M. Sevier, N. Sewell, S. Seznec, R. C. Shah, J. Shamlian, D. Shaughnessy, M. Shaw, R. Shaw, C. Shearer, R. Shelton, N. Shen, M. W. Sherlock, A. I. Shestakov, E. L. Shi, S. J. Shin, N. Shingleton, W. Shmayda, M. Shor, M. Shoup, C. Shuldberg, L. Siegel, F. J. Silva, A. N. Simakov, B. T. Sims, D. Sinars, P. Singh, H. Sio, K. Skulina, S. Skupsky, S. Slutz, M. Sluyter, V. A. Smalyuk, D. Smauley, R. M. Smeltser, C. Smith, I. Smith, J. Smith, L. Smith, R. Smith, R. Smith, M. Schölmerich, R. Sohn, S. Sommer, C. Sorce, M. Sorem, J. M. Soures, M. L. Spaeth, B. K. Spears, S. Speas, D. Speck, R. Speck, J. Spears, T. Spinka, P. T. Springer, M. Stadermann, B. Stahl, J. Stahoviak, J. Stanley, L. G. Stanton, R. Steele, W. Steele, D. Steinman, R. Stemke, R. Stephens, S. Sterbenz, P. Sterne, D. Stevens, J. Stevers, C. H. Still, C. Stoeckl, W. Stoeffl, J. S. Stolken, C. Stolz, E. Storm, G. Stone, S. Stoupin, E. Stout, I. Stowers, R. Strauser, H. Streckart, J. Streit, D. J. Strozzi, J. Stutz, L. Summers, T. Suratwala, G. Sutcliffe, L. J. Suter, S. B. Sutton, V. Svidzinski, G. Swadling, W. Sweet, A. Szoke, M. Tabak, M. Takagi, A. Tambazidis, V. Tang, M. Taranowski, L. A. Taylor, S. Telford, W. Theobald, M. Thi, A. Thomas, C. A. Thomas, I. Thomas, R. Thomas, I. J. Thompson, A. Thongstisubskul, C. B. Thorsness, G. Tietbohl, R. E. Tipton, M. Tobin, N. Tomlin, R. Tommasini, A. J. Toreja, J. Torres, R. P. J. Town, S. Townsend, J. Trenholme, A. Trivelpiece, C. Trosseille, H. Truax, D. Trummer, S. Trummer, T. Truong, D. Tubbs, E. R. Tubman, T. Tunnell, D. Turnbull, R. E. Turner, M. Ulitsky, R. Upadhye, J. L. Vaher, P. VanArsdall, D. VanBlarcom, M. Vandenboomgaerde, R. VanQuinlan, B. M. Van Wonterghem, W. S. Varnum, A. L. Velikovich, A. Vella, C. P. Verdon, B. Vermillion, S. Vernon, R. Vesey, J. Vickers, R. M. Vignes, M. Visosky, J. Vocke, P. L. Volegov, S. Vonhof, R. Von Rotz, H. X. Vu, M. Vu, D. Wall, J. Wall, R. Wallace, B. Wallin, D. Walmer, C. A. Walsh, C. F. Walters, C. Waltz, A. Wan, A. Wang, Y. Wang, J. S. Wark, B. E. Warner, J. Watson, R. G. Watt, P. Watts, J. Weaver, R. P. Weaver, S. Weaver, C. R. Weber, P. Weber, S. V. Weber, P. Wegner, B. Welday, L. Welser-Sherrill, K. Weiss, K. B. Wharton, G. F. Wheeler, W. Whistler, R. K. White, H. D. Whitley, P. Whitman, M. E. Wickett, K. Widmann, C. Widmayer, J. Wiedwald, R. Wilcox, S. Wilcox, C. Wild, B. H. Wilde, C. H. Wilde, K. Wilhelmsen, M. D. Wilke, H. Wilkens, P. Wilkins, S. C. Wilks, E. A. Williams, G. J. Williams, W. Williams, W. H. Williams, D. C. Wilson, B. Wilson, E. Wilson, R. Wilson, S. Winters, P. J. Wisoff, M. Wittman, J. Wolfe, A. Wong, K. W. Wong, L. Wong, N. Wong, R. Wood, D. Woodhouse, J. Woodruff, D. T. Woods, S. Woods, B. N. Woodworth, E. Wooten,

A. Wootton, K. Work, J. B. Workman, J. Wright, M. Wu, C. Wuest, F. J. Wysocki, H. Xu, M. Yamaguchi, B. Yang, S. T. Yang, J. Yatabe, C. B. Yeamans, B. C. Yee, S. A. Yi, L. Yin, B. Young, C. S. Young, C. V. Young, P. Young, K. Youngblood, J. Yu, R. Zacharias, G. Zagaris, N. Zaitseva, F. Zaka, F. Ze, B. Zeiger, M. Zika, G. B. Zimmerman, T. Zobrist, J. D. Zuegel, and A. B. Zylstra

(The Indirect Drive ICF Collaboration)

General Atomics, San Diego, California 92186, USA Lawrence Livermore National Laboratory, P.O. Box 808, Livermore, California 94551-0808, USA Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA Polymath Research Inc., 827 Bonde Ct., Pleasanton, California 94566, USA Los Alamos National Laboratory, Mail Stop F663, Los Alamos, New Mexico 87545, USA Nevada National Security Site, 232 Energy Way, North Las Vegas, Nevada, 89030, USA Sandia National Laboratories, P.O. Box 5800 Albuquerque, New Mexico 87123, USA Imperial College London, Plasma Physics, South Kensington Campus, London, SW7 2AZ, United Kingdom Luxel Corporation, P.O. Box 1879, 60 Saltspring Dr., Friday Harbor, Washington 98250, USA Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, New York 14623, USA University of California at Berkeley, Dept. of Nuclear Engineering, 4165 Etcheverry Hall, Berkeley, California 94720-1730, USA Lawrence Berkeley National Laboratory, 1 Cyclotron Road, Berkeley, California 94720, USA Gryphon Technologies, 303 Lindbergh Ave., Livermore, California 94551, USA Princeton Plasma Physics Laboratory, 100 Stellarator Road, Princeton, New Jersey 08540, USA CEA/DAM/DIF, 91297 Arpajon cedex, France National Nuclear Security Administration, Office of Defense Programs, United States Department of Energy, Washington, DC 20585, USA SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, California 94025, USA University of New Mexico, Dept. of Nuclear Engineering, MSC01 1120, 1 University of New Mexico, Albuquerque, New Mexico 87131-0001, USA University of Michigan, Climate & Space Research Building, 2455 Hayward Street Ann Arbor, Michigan 48109-2143, USA Kentech Instruments Ltd., Isis Building, Howbery Park, Wallingford, Oxfordshire, OX10 8BD, United Kingdom Diamond Materials Gmbh, 79108 Freiburg, Germany Atomic Weapons Establishment, Aldermaston, RG7 4PR, United Kingdom Department of Physics, Clarendon Lab, University of Oxford, Parks Road, Oxford, OX1 3PU, United Kingodm Spectral Sciences Inc., 4 Fourth Ave, Burlington, Massachusetts 01803-3304, USA RWTH Aachen University, 52066 Aachen, Germany University of Michigan, 500 S State St, Ann Arbor, Michigan 48109, USA United States Naval Research Laboratory, Plasma Physics Division, 4555 Overlook Ave SW, Washington, DC 20375, USA Laboratoire pour l’utilisation des Lasers Intenses chez École Polytechnique, F-91128 Palaiseau cedex, France University of Nevada at Reno, Dept. of Physics, MS 0220, 1664 N. Virginia St., Reno, Nevada 89557, USA Université of Paris-Saclay, CEA, LMCE, 91680 Bruyères-le-Châtel, France Department of Computational Mathematics, Science and Engineering, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48824, USA Department of Computational Mathematics, Science and Engineering, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48824, USA University of California at Los Angeles, Dept. of Physics & Astronomy, 475 Portola Plaza, Los Angeles, California 90095-1547, USA Sutter Instrument, 1 Digital Dr., Novator, California 94949, USA SUNY Geneseo, Dept. of Physics & Astronomy, Integrated Science Center, Geneseo, New York 14454, USA Central Laser Facility, STFC Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Oxford, OC11 0QX, United Kingdom Dept. of Mathematics and Statistics, San José State University, San José, California 95192, USA Department of Physics and Astronomy, San José State University, San José California 95192-0106, USA Deceased. Present address: Focused Energy Inc., 11525-B Stonehollow Dr. Suite 200, Austin, Texas 78758, USA. Present address: Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, 52066 Aachen, Germany. Present address: Optical Sciences Centre, Department of Physics and Astronomy, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Victoria 3122, Australia. Present address: Washington State University, Office of Research, P.O. Box 641060, Pullman, Washington 99164-1060, USA.


  1. *Full author list given at the end of the Letter.
    Published by the American Physical Society under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article’s title, journal citation, and DOI.
  2. Present address: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, 64291 Darmstadt, Germany.
    Present address: Lund University, MAX IV Laboratory, Box 118, 22100 Lund, Sweden.
    Present address: Townes Laser Institute, University of Central Florida, Orlando, Florida 32816, USA.
    Present address: Pacific Fusion, Fremont California, 94536.