Die am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) durchgeführte Forschung beschreibt eine Validierungsübung für einfache Modelle, die verwendet werden, um die bei einer Implosion erreichten Hot-Spot-Bedingungen zu verstehen, die im Vergleich zu einer Reihe von Simulationen eine gute Übereinstimmung finden.
Fortschritte in Richtung Zündung erfordern eine genaue Diagnose der aktuellen Bedingungen und die Bewertung von Näherungsmetriken für Implosionsexperimente an der National Ignition Facility (NIF) des LLNL. Hot-Spot-Bedingungen werden nicht direkt gemessen, sondern abgeleitet, oft unter Verwendung einfacher 0- und 1-dimensionaler (1D) Modelle.
„Wenn wir Zündexperimente mit NIF durchführen, verfügen wir über eine phänomenale Bandbreite an Diagnostika, die viele Aspekte des Schusses und seiner Leistung messen können“, erklärte der LLNL-Physiker Alex Zylstra. „Leider sind einige Dinge, die uns für die Verbrennungsphysik wirklich wichtig sind, nicht direkt messbar, wie der Druck oder die Energiemenge im Hot Spot.“
Forscher greifen daher auf einfache Modelle zurück, um aus den Daten auf diese Größen zu schließen. Damit die aus Schlussfolgerungen abgeleiteten Ergebnisse glaubwürdig sind, müssen die Forscher diese Modelle dann vergleichen.
Die Ergebnisse sind in dargestellt Physik der Plasmen mit den LLNL-Physikern Zylstra, Ryan Nora, Prav Patel und Omar Hurricane, die als Autoren des Artikels fungieren.
Die Forschung ist auch eine viel umfassendere Validierungsübung für diese einfachen Modelle, wobei mehr als 20.000 2D-Simulationen verwendet werden, die die Leistung sowie verschiedene Dinge, die in einem Experiment „schief gehen“ können, variieren.
„Wir finden, dass die einfachen Modelle über einen vernünftigen Bereich von Parametern immer noch recht gute Arbeit leisten“, sagte Zylstra. „Wir haben auch damit begonnen, einen neuen Markov-Chain-Monte-Carlo-Algorithmus zu verwenden, um probabilistische Verteilungen für die abgeleiteten Größen basierend auf den Messunsicherheiten der Eingaben zu erzeugen.“
Hurricane sagte, diese einfachen Modelle seien wichtig, um einige der Kriterien für brennendes Plasma in den kürzlich veröffentlichten LLNL-Berichten zu bewerten Natur Papier, sowie kommende Papiere.
„Diese einfachen Modelle werden seit einiger Zeit in der Literatur verwendet“, sagte Hurricane. „Neu ist hier, dass die Entwicklung von ‚Ensembles‘ durch die kognitive Simulationsgruppe innerhalb des ICF-Programms jetzt Simulationssätze hervorgebracht hat, die groß genug sind, um diese Art von Studien zu unterstützen und unser Modell anhand der synthetischen Daten der Simulation gegen eine bekannte Wahrheit zu testen.“
AB Zylstra et al, Modellvalidierung für abgeleitete Hot-Spot-Bedingungen in Experimenten der National Ignition Facility, Physik der Plasmen (2021). DOI: 10.1063/5.0069366