نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سیدابوالفضل قاسمی ¹
• سمیرا فقیه ²
• بابک خان‌بابایی ²

¹ پژوهشکده‌ی پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران

² دانشکده‌ی فیزیک، دانشگاه دامغان، صندوق پستی: 41167-36716، دامغان - ایران

چکیده

در این پژوهش، تأثیر انرژی اولیه الکترون با گستره 1 تا MeV 10، تابع توزیع آن و دمای پیش پلاسمای زمینه keV 10-5_/0 T_e = بر ترابرد بهینه درون سوخت پیش فشرده با چگالی ^3-g.cm 828-292 = ρ_cدر مدل افروزش سریع- شوکی به صورت نیمه­تحلیلی مطالعه شده است. نتایج نشان داد برای keV 5 ≤ T_e، لگاریتم کولنی برخورد ذرات باردار به دما وابستگی ضعیفی دارد و به نظر می­رسد توان­توقف پلاسما تقریباً مستقل از دمای زمینه است. بنابراین دمای پیش پلاسما عامل تاثیرگذاری بر افزایش نفوذ الکترون­ها به درون سوخت نیست و با افزایش انرژی الکترون­ها و کاهش چگالی، نفوذ الکترون به درون سوخت افزایش می­یابد؛ به طوری­که شرایط مناسب را می­توان در محدوده انرژی از مرتبه MeV 5_/4 و چگالی ^3-g.cm 300 ≈ _cρ در نظر گرفت. بررسی تأثیر طول موج افروزنده سریع و تابع توزیع الکترون­ها بر بهبود انتقال انرژی نشان داد که تابع توزیع انرژی تقریباً مستقل از دمای زمینه است و با در نظر گرفتن طیف دو دمایی برای الکترون­ها و طول موج افروزنده سریع از مرتبه µm 35_/0 ≈ λ_if، نهشت انرژی الکترون­ها با آهنگ یکنواخت­تری درون پلاسما انجام می­شود. نتایج نیمه­تحلیلی با شبیه­سازی مونت­کارلو مورد راستی­آزمایی قرار گرفته و سازگاری خوبی را با آن نشان می­دهد

کلیدواژه‌ها

• تابع توزیع انرژی
• دمای پیش‌پلاسما
• ترابرد الکترون
• افروزش سریع- شوکی

20.1001.1.17351871.1399.41.1.7.6

عنوان مقاله [English]

The effect of electron characteristics on the optimum transport into the dense pre-plasma for fast-shock ignition concept

نویسندگان [English]

• S.A. Ghasemi ¹
• S. Faghih ²
• B. Khanbabaei ²

¹ Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O. Box: 14399-51113, Tehran, Iran

² Faculty of Physics, Damghan University, P.O. Box: 36716-41167, Damghan, Iran

چکیده [English]

In this paper, the effect of the initial electron energy with E₀=1-10 MeV, its distribution function and pre-plasma background temperature T=0.5-10 keV on the optimum transport into the dense fuel with the density ρ_c=292-828 g.cm^-3 have been investigated analytically for fast-shock ignition concept. The analytical results showed that for T_e ≥ 5 keV, the Coulomb logarithm of the charged particle is weakly dependent on the pre-plasma temperature, and it seems that the plasma stopping power is approximately independent of background temperature. Therefore, it could be concluded that pre-plasma temperature is not a key parameter for the electron penetration improvement, and the electron penetration can be optimized by a decrement of fuel density and increment of electron incident energy; in a way that the optimal condition obtained about E₀≈4.5 MeV for electron incident energy and ρ_c=300 g.cm^-3 for pre-plasma density. Furthermore, investigating the impact of the fast ignitor wavelength and electron energy distribution function showed that the electron distribution function is almost independent of the background temperature and by considering quasi two-temperature distribution function for electron and fast ignitor wavelength λ_if ≈ 0.35 µm, the optimized penetration may be obtained. The analytical results showed an acceptable agreement with those of Monte Carlo simulations.

کلیدواژه‌ها [English]

• Energy distribution function
• Pre-Plasma temperature
• Electron transport
• Fast-shock ignition