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超强激光科学卓越创新简报

(第六百三十六期)

2025年4月22日

上海光机所提出完善烧蚀瑞利-泰勒不稳定性理论新依据

近期， 高功率激光物理联合实验室研究团队在烧蚀瑞利-泰勒不稳定性研究方面取得进展。研究团队通过二维辐射流体力学模拟，得到了烧蚀瑞利-泰勒不稳定性增长率随驱动激光波长的变化，为完善烧蚀瑞利-泰勒不稳定性理论提供了新的依据。相关研究成果以“Effect of laser wavelength on growth of ablative Rayleigh–Taylor instability in inertial confinement fusion”为题，发表于Matter and Radiation at Extremes。

在惯性约束聚变（ICF）中，烧蚀瑞利-泰勒不稳定性（ARTI）的发展是实现点火和获得更高聚变增益的最大障碍，其在线性增长阶段的增长率通常使用改进的Lindl公式计算。然而，以往的研究和工程设计并未考虑激光波长对ARTI增长的影响。此外，ARTI增长理论在激光波长更短时的有效性尚未得到验证。

研究团队使用二维辐射流体力学模拟研究了ICF中激光波长对ARTI增长的影响。研究发现特定波长范围的极紫外激光可以更好地控制ARTI的增长，并且具有更高的能量耦合效率，从而降低聚变点火所需的激光能量并获得更高的聚变能量增益。相比之下，在激光波长较长或较短的情况下，ARTI的增长率都较大。研究还验证了ARTI增长理论在激光波长更短时的有效性，并分析了导致偏差的原因。这项研究有利于更好地理解ICF过程，完善ARTI增长理论，从而为今后的ICF工程设计提供有价值和有意义的参考。

原文链接

图1 激光作用时间内ARTI的平均增长率随波长的变化。

图2 理论ARTI增长（虚线）与模拟结果的偏差。

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