Modeling of parametric processes in laser plasma interaction relevant to shock ignition scenario
Project goals
Shock Ignition (SI) is a relatively robust way of achieving efficient fuel burn in the inertial confinement fusion. The compressed fuel is ignited by a strong converging shock, which is launched at the end of compression by increasing the laser power toseveral hundreds TW. The nonlinear phenomena, induced during the laser plasma interaction due to high ignition pulse intensity, may undermine SI efficiency. The aim of this project is to explore these nonlinear processes in details and to characterize laser absorption and the distribution of heated electrons and their dependence on the laser-target interaction parameters. The study will be performed using our massively parallel one- and two-dimensional PIC simulations with realistic conditions corresponding to SI (millimeter scale plasma and the time scale of at least several tens of picoseconds) and the results will be used to propose simple theoretical model, which can be incorporated in integrated SI modeling. The results will be compared with running and future SI experiments at high-energy laser installations such as PALS or LLE.
Keywords
InertialconfinementfusionPICsimulationparametricinstabilitiesShockignition
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Post-graduate (doctorate) grants
Call for proposals
Postdoktorandské granty 11 (SGA02011GA1PD)
Main participants
—
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P205-11-P660
Alternative language
Project name in Czech
Simulace parametrických procesů při interakci laserového záření s plazmatem v souvislosti s Shock ignition
Annotation in Czech
Shock Ignition (SI) je poměrně robustní způsob dosažení účinného spálení paliva při inerciální fúzi. Stlačené palivo je zapáleno silnou sbíhající se rázovou vlnou, která je vytvořena na konci stlačování terče zvýšením laserového výkonu na několik set TW.Nelineární procesy, vznikající při interakci laserového záření s plazmatem díky vysoké intenzitě, mohou snížit účinnost SI. Cílem tohoto projektu je detailní výzkum těchto nelineárních procesů, popis laserové absorpce a distribuční funkce ohřátých elektronů a jejich závislost na parametrech interakce. Studium bude probíhat pomocí našich unikátních masivně paralelních jedno a dvourozměrných částicových simulačních kódů (PIC) za realistických podmínek odpovídajících SI (plazma o rozměrech v řádu milimetrů a doba simulace nejméně v řádech desítek pikosekund). Výsledky budou použity k vytvoření jednoduchého teoretického modelu, který bude možné použít v integrovaných simulacích SI. Výsledky budou porovnány s probíhajícími a budoucími pokusy SI na laserových systémech s vysokou energií jako jsou PALS nebo LLE.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
Contribution of the project consist in the study of the development of instabilities and non-linear phenomena (generation of hot electrons, density cavities) in the laser-generated plasma when exceeding threshold intensity of the laser beam which is interacting with the target (under conditions relevant for inertial fusion) through kinetic simulations. Results published (3x) in impacted journals.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2011
Realization period - end
Dec 31, 2013
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Jun 7, 2013
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP15-GA0-GP-U/02:2
Data delivery date
May 6, 2016
Finance
Total approved costs
975 thou. CZK
Public financial support
975 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
975 CZK thou.
Public support
975 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BL - Plasma physics and discharge through gases
Solution period
01. 01. 2011 - 31. 12. 2013