리서치 하이라이트

핵융합 반응의 효율을 높일 수 있는 레이저 조사에 대한 통계적 모델링

Nature 565, 7741

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관성봉입핵융합로(inertial confinement fusion, ICF)에서 중수소 및 삼중수소(deuterium and tritium, DT)의 고체 펠렛은 융합 반응을 일으키기 위해서 드라이버(일반적으로 강한 레이저 빔이 사용됨)에 의해서 매우 높은 밀도와 질량으로 압축되게 된다. 만약 레이저 펄스가 정확히 셋팅되면, 이러한 폭발 단계에서 일어나는 충격이 펠렛의 중심부로 집중되며, 점차적으로 발화 및 고밀도 플라즈마 연소로 이어지게 된다. 레이저 퓨전을 통한 발화는 실험 조건의 복잡성뿐만 아니라, 제한된 모델링 능력 때문에 아직까지 실현되지 못했다. 왜냐하면, 파라미터 스페이스가 크기 때문에, 폭발 성능을 개선하기 위한 반복적인 디자인 방법을 가능하게 하는 정도로 서로 다른 타깃 특성과 레이저 펄스 형태로 ICF를 실험한 결과를 예측하는 것은 매우 어렵다. Varchas Gopalaswamy와 공동연구원들은 정확하지 않은 시뮬레이션 결과로부터 훨씬 더 정확한 성능 예측을 획득하기 위한 통계적인 접근법을 개발하였다. 저자들의 시작점은 단순하였다. ICF 폭발 디자인에 사용되는 시뮬레이션 코드 결과는 정확하지 않았지만, 실험적으로 관찰 가능한 항목들은 동일한 입력 파라미터를 공유하기 때문에, 코드 아웃풋의 변수와 통계적으로 연관되어 있어야만 한다. 이러한 방법을 OMEGA 레이저 시설에서 DT 폭발을 예측하고 디자인 하는데 응용함으로써, 융합 효율이 증가하였고, 좀더 높은 효율은 NIF(National Ignition Facility)에서 레이저 에너지 억세스블과 함께 달성할 수 있는 것이었다. 이러한 종류의 예측 방법은 열핵 발화를 향해 좀더 발전해 나갈 것으로 예측된다.

Article p.581
doi | 10.1038/s41586-019-0877-0 | 전문   | PDF
News & Views p.577
doi: 10.1038/d41586-019-00261-3  |  전문   | PDF

2019년1월31일 자의 네이처 하이라이트