纳秒激光驱动液滴表面失稳的比拟实验研究

惯性约束核聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)中的瑞利-泰勒(Rayleigh-Taylor,RT)不稳定性会影响内爆压缩过程对称性和能量增益,导致点火失败。近年来为对内爆RT失稳展开实验研究各国建造了多个大型激光装置,如我国现有输出能力亚洲排名第一、世界排名第二的神光-III等。在全尺寸激光设备上直接实验是ICF研究的关键方法,但设施巨大造价高昂,难以广泛实施。本文采用较低能量激光和小尺寸液滴,在相同无量纲数范围内开展纳秒激光轰击金属液滴实验,系统观察烧蚀致使界面失稳动态演变过程,通过低成本实验对惯性约束核聚变(ICF)进行比拟研究。利用延迟摄影获得了不同能量激光轰击液滴表面后在10ns级别内随时间演化的定量描述;总结了金属液滴表面失稳过程在激光驱动下的响应规律。实验发现,与ICF内爆过程类似,激光与金属液滴的相互作用过程可以分为四个阶段:激光与液滴相互作用阶段(10~(-8) s)、等离子体作用阶段(10~(-5) s)、惯性作用阶段(10~(-3) s)和毛细作用阶段。实验结果对理解激光的作用和RT失稳的出现与增长机制有重要的帮助,可以为真实ICF内爆过程不稳定性的研究提供补充参考。