Abstracts of 11 papers

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本文研究了强磁化非均匀等离子体中强圆偏振激光脉冲的传播特性，结果表明，左旋圆偏振激光脉冲沿磁场沿等离子体密度梯度向上传播时，在等离子体的左截止密度处发生反射。然而，右圆偏振激光器可以穿透密度梯度深入等离子体而不产生截止或共振，并对电子在尾迹中产生的湍流加热。PIC模拟结果与理论计算结果吻合较好。

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采用0.3T脉冲磁场对低温激光产生的铜等离子体进行加热压缩。磁场是通过放置在烧蚀点上方10mm的平面3圈线圈产生的。通过线圈中心孔的等离子体被强烈聚焦。等离子体的感应加热使整体可见光发射和Cu II线发射现象有了较大的增强。等离子体聚焦对沉积（堆积）铜的空间分布的收缩也有明显的影响。等离子体的加热和聚焦可以用电阻磁流体力学的框架来解释

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PIC模拟表明，强圆极化激光在被激光等离子体相互作用耗散之前，可在固体密度的圆形铝等离子体壳体腔内容纳数百个周期。右旋的CP激光脉冲可以通过高度磁化过密H等离子体的厚板，几乎没有反射和衰减地入射到腔体内。然后，俘获的激光在平板等离子体和壳等离子体的内表面被多次反射，慢慢地把能量传递给后者。与入射激光相比，由于出现了微弱的近似各向同性和均匀的起伏，频率仅略有增大，波矢略有变化

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为了提高电子驱动快速点火的核心加热效率，我们提出了使用外部施加的纵向磁场的快速电子束引导。 基于FIREX级实验的粒子模拟，我们证明了在具有中等镜像比的情况下，通过kilotesla级外部磁场在碰撞致密等离子体中具有足够的光束引导性能。 由于电阻效应，通过形成磁管结构发现了镜场的镗孔，这表明在高镜像场中光束引导的可能性对于更高的激光强度和/或更长的脉冲持续时间。

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我们采用快速点火一体化互联仿真系统(FI 3)研究了圆锥插入式球形靶、实心CD壳靶、DT冰层靶在外加强磁场条件下的压缩和加热过程仿真结果表明，球形靶的压缩是稳定的，具有产生高区域密度核等离子体的潜力。在外加磁场的压缩的等离子体中，磁镜比小于4，不能反射堆芯加热所需的热电子。磁束导引也明显增强了实心CD壳靶、DT冰层靶的加热效率

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摘要提出了一种利用外轴向磁场诊断激光产生的快电子束本征发散的方法，并对该方法进行了数值模拟。快电子的最大束半径随初始发散的增大而增大，随轴向磁场的幅值增大而减小。研究表明，在轴向场作用下，快速电子的本征散度可以通过测量不同深度的光束半径得到。本文提出的方案对今后的快点火实验和其它应用具有一定的参考价值

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采用细胞内/流体混合粒子模拟方法，研究了高密度磁化等离子体中电子能量快速沉积的机理。研究发现，在强轴向磁场中，由于电子在轴向磁场中快速旋转，使得铝靶的欧姆加热和碰撞加热的能量沉积比明显增强。超强激光驱动的快电子在磁化和非磁化固体目标中传播时，随着激光强度的增加，欧姆加热的比重增加。当激光强度大于10^18w /cm 2时，相对于碰撞加热这是主要的加热机制。轴向磁场对快电子能量沉积机制的影响程度取决于靶材料，而对于低z目标如CH_2，轴向磁场的作用要弱得多。所得结果对快电子应用的靶的设计有一定的指导意义

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采用二维PIC数值模拟方法，研究了1 ~ 50MG均匀磁场对超强激光辐照过密等离子体中相对论电子束产生和输运的影响。本研究提供了明确的证据，即外加磁场可以有效地限制空间中的相对论电子，即使源是高度发散的，因为它迫使电子螺旋运动。相比之下，螺旋运动电子与电流成丝不稳定性相互作用产生的自发磁场在相对论电子散射中占主导地位。随着外加磁场从1mg增加到50mg，激光与具有加热快点火中压缩核潜力的相对论电子的整体耦合从6.9%增加到21.3%，而REB的发散角从64°显著增加到90°。仿真结果表明，外加磁场值为3-30MG更适合于快速点火惯性聚变。

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Fast ignition realization experiment with high-contrast kj pw LFEX laser and strong external magnetic field 高对比度kj pw LFEX激光，强外加磁场，快点火实现实验

LFEX——一种用于快点火的PW激光系统（法国）（现在能在1.5ps内通过4束激光传出2J能量）已经在GEKKO-XII激光设施旁边建设了，它是用来演示：在FIREX项目的支持下，一种把高密度等离子体加热至点火温度的高效快速加热方式。

一个圆锥连接到一个含有聚变燃料的球形靶，以防止冠状等离子体进入LFEX激光束的路径。LFEX激光束聚焦在锥的顶端，以产生相对论电子束(REB)，该电子束加热一个致密的聚变燃料核，该聚变燃料核是由GEKKO-XII激光束压缩一个球形氘化塑料靶产生的。最近的研究表明，电流加热效率仅为0.4%，使用现有的GEKKO，LFEX系统的快速点火(FI)方案提高效率有三个要求：

（i） 减少REB的高能尾部;

（ii） 通过使用有限数量的GEKKO-XII激光束（12束），以及有限的能量（4kJ of 0.53-μm light in a 1.3ns pulse）以形成具有高区域密度（面密度？）的聚变燃料核;

（iii） 将REB电子引导聚焦到聚变燃料核。

如果等离子体的尺寸较长，激光-等离子体相互作用产生的电子能量过高，就无法有效加热燃料核心。

为满足第一个要求，采取了三项行动。首先，预脉冲与LFEX主脉冲的强度对比被提高到>10^9。其次，引入一个5.5 mm长的锥形体，以减少（未转换的1.053μm内爆光束光照射而产生的）内锥预热。第三，锥壁外涂40 μm塑料层，以保护锥壁不受内爆等离子体产生的压力。经过以上改进，实现了转化——将13%的LFEX激光能量转化为REB的低能量部分，其斜率温度为0.7MeV，接近有质动力尺度。

为满足第二项要求，利用激光驱动的球面会聚激波对直径为200-μm的实心球形球体进行压缩，形成面密度为~0.07g/cm^2的致密球芯。与壳层内爆压缩相比，当实心球靶不能产生热斑的时候，汇聚激波压缩具有更大的流体动力稳定性。实心球压缩更可取还因为，可以压缩外部磁场来让REB瞄准靶核，由于激波压缩区域的磁Reynolds数相对较小。

为了满足第三个要求，我们使用激光驱动的电容线圈靶产生了强千特斯拉级别的磁场。用质子偏转仪和b点探针对磁场的强度和时间历程进行了表征。在LULI 2000激光设备上已经演示了在平面几何结构中使用0.6 kt场的REB引导。在真实的FI场景中，在REB产生点和燃料芯之间形成磁镜。用数值模拟方法研究了强磁场对REB传输和等离子体压缩的影响。

根据输运计算，加热效率可由0.4%提高到4%，如果GEKKO和LFEX激光系统满足上述三个要求。加热效率可以提高到10%，通过增加燃料核心的面密度

10 Magnetically Assisted Fast Ignition 磁助快点火

通过综合（整体）PIC模拟，研究了快电子的产生和输运过程，使用了2 ps的petawatt点火激光和峰值密度为300gcm−3、面密度0.49 gcm−2的压缩靶在核心。当一个20MG的静态磁场施加于一个传统的无锥靶时，从激光到核心的能量耦合增强了7倍，达到14%。这一数值甚至超过了使用插入锥形靶获得的数值，表明磁辅助方案可能是FI的一种可行的替代方案。利用该方案，我们证明了两个反向传播的6ps, 6kj的激光，沿磁场传输它们12%的能量到核心，也就是加热到3kev。

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为提高快点火激光聚变中的核心加热效率，外磁场引导相对论电子束的概念被通过FIREX级靶的综合模拟来评估。对于附锥形壳层靶的情况，由于芯体的显著的畸变，且大部分快电子由于内爆形成的磁镜而被反射，因此施加磁场会导致芯体加热性能下降。另一方面，在附锥形实心球靶的情况下，内爆千基特斯拉级磁场下会更稳定。通过内爆形成了可行的磁场构型。因此，磁芯加热效率通过施加磁场提高了一倍。实心球靶的堆芯加热特性与加热脉冲发射时间选择的关系也得到了研究