CURRENT STATUS OF CALCULATIONS AND MEASUREMENTS OF ION STOPPING POWER IN ICF PLASMAS

Résumé
En fusion inertielle conduite par les ions, on éprouve actuellement la nécessité de perfectionner les modèles de ralentissement. L'évolution des recherches montre que les lois d'échelle approchées ne sont plus suffisantes pour extrapoler les modèles actuellement utilisés. On se propose de prédire, à 10 % près, les parcours ioniques dans les cibles ICF. On expose le modèle du gaz d'électrons libres, ainsi que les profils de densité de charge atomique du type Hartree-Fock-Slater pour déterminer l'ionisation moyenne I (Z,q,E) d'une cible d'électrons. Cette méthode est systématiquement explorée afin de mettre en évidence les insuffisances de la physique sous-jacente, particulièrement pour de faibles vitesses des projectiles. Des modèles alternatifs sont également développés par d'autres auteurs à la Sandia. Des mesures expérimentales de pouvoir d'arrêt, amplifié dans les plasmas de fusion, ont été observées dans le domaine 0,3 TW/cm² au Naval Research Laboratory. Les expérimentateurs de la Sandia étendent actuellement ces données à des états d'ionisation plus élevée et à des cibles à Z plus grand, avec l'aide de l'accélérateur PROTO-I (1,2 TW/cm²).

Abstract
More precise stopping power models for use in ICF target design need to be developed. The light ion beam ICF program is now moving into a phase where "ad hoc" scaling of certain key physics parameters in the stopping power models is no longer sufficient. Our goal is to predict ion ranges in ICF targets to within about 10-20%. A verified stopping power model is also essential in diagnosing target irradiation intensities ; such data can only be inferred by target response. Presently, our area of primary concern involves calculating the stopping power of the bound electrons of partially ionized atoms. One bound electron stopping power model that we are investigating uses the local oscillator model along with Hartree-Fock-Slater atomic charge density profiles to calculate I (Z,q,E), a generalized average ionization potential for the target electrons. This method is being studied systematically to look for deficiencies in the underlying physics model, especially at low projectile velocities. Another procedure uses the Generalized Oscillator Strength model to calculate the bound electron stopping. Experimental measurements of enhanced stopping power in ICF plasmas at the 0.3 TW/cm² level have been reported by the Naval Research Laboratory. Further experiments at Sandia are aimed at extending this data base both to higher ionization states and to higher-Z targets using a 1.2 TW/cm² proton beam on the PROTO-I accelerator.