نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران-ایران
2 پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 3486-11365، تهران، ایران
3 گروه فیزیک، دانشکده‌ی علوم‌پایه، دانشگاه دامغان، صندوق پستی: 41167-36716، دامغان، ایران
چکیده
در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجیT(0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترونهای نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع- شوکی و با استفاده از ابزار شبیهسازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیهسازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه- دودمایی برای الکترونهای نسبیتی با محدودهی انرژیجنبشیاولیهی لحاظ شده است. نتایج شبیهسازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان میدهند که دینامیک الکترونهای نسبیتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آن‌ها به درون سوخت میشود.مقایسه نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول‌موج لیزر افروزندهmm35/0= ifλو شدت لیزر2-W.cm 1021=Iحاصل میشود، به طوری که میتوان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد میکند.
در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجیT(0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترونهای نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع- شوکی و با استفاده از ابزار شبیهسازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیهسازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه- دودمایی برای الکترونهای نسبیتی با محدودهی انرژیجنبشیاولیهی لحاظ شده است. نتایج شبیهسازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان میدهند که دینامیک الکترونهای نسبیتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آن‌ها به درون سوخت میشود.مقایسه نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول‌موج لیزر افروزندهmm35/0= ifλو شدت لیزر2-W.cm 1021=Iحاصل میشود، بهطوری که میتوان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد میکند.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The effect of external magnetic field on the electron energy deposition in dense fuel for fast-shock ignition concept by using Geant4 simulation toolkit
نویسندگان [English]
- S. A. Ghasemi 1
- A. Moslehi 2
- S. Faghih 3
1 Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O. Box: 14399-51113, Tehran, Iran
2 Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O. Box: 11365-3486, Tehran, Iran
3 Department of Physics, Faculty of Basic Science, Damghan University, P.O. Box: 36716-41167, Damghan, Iran
چکیده [English]
In the present work, the effect of the external magnetic field of on the energy deposition of the relativistic electrons into high density fuel of in fast-shock ignition concept has been investigated by using the Geant4 simulation toolkit. In our simulation model, two types of the energy distribution function including exponential energy distribution and quasi-two temperature energy distribution function, for relativistic electrons with an initial kinetic energy of were considered. The results of simulations in the presence of an external magnetic field show that the dynamics of the relativistic electrons are strongly affected by the external magnetic field which results in the optimum energy transfer into the fuel. The comparison of the results indicates that the optimal energy deposition is obtained for the density of in the presence of a magnetic field of about with an ignitor laser wavelength of and laser intensity of . It can therefore be concluded that by increasing the external magnetic field of , the energy deposition rate increases slowly.
کلیدواژه‌ها [English]
- Geant4 simulation toolkit
- Fast-shock ignition
- External magnetic field
- Exponential energy distribution
- Quasi-two temperature energy distribution
1. Hong-bo Cai and Shao-ping Zhu and X. T. He, Effects of the imposed magnetic field on the production and transport of relativistic electron beams, Phys. plasmas 20, 072701 (2013).
2. M. Hohenberger, et al., Inertial confinement fusion implosions with imposed magnetic field compression using the OMEGA Laser, Phys. plasmas 19, 056306 (2012)
3. D. J. Strozzi, et al., Imposed magnetic field and hot electron propagation in inertial fusion hohlraums, J. Plasma Phys, vol. 81, 475810603 (2015).
4. X. H. Yang, et al., Effects of external axial magnetic field on fast electron propagation, Phys. plasmas 18, 093102 (2011).
5. T. Johzaki, et al., Electron beam guiding by strong longitudinal magnetic fields, Journal of Physics: Conference Series 688 012041(2016).
6. S. A. Ghasemi, A.H. Farahbod, S. Sobhanian, Analytical model for fast shock ignition, AIP Adv. 4, 077130 (2014).
7. A. H. Farahbod, et al., Improvement of non-isobaric model for shock ignition, Eur. Phys. J. D., 68:314 (2014)
8. A. H. Farahbod, S. A. Ghasemi, Fast-Shock Ignition: A new concept to Inertial confinement fusion, Iranian J. Phys. Res.12,4 (2013).
9. S.A. Ghasemi, A.H. Farahbod, The Role of fast ignitor in fast-shock ignition concept, Iranian J. Phys. Res.13,4 (2013).
10. S.A. Ghasemi, A.H. Farahbod, Fast-Shock Ignition: A New Concept to Inertial Confinement Fusion, Bull. Am. Phys. Soc.58, 308 (2013).
11. S.A. Ghasemi, A.H. Farahbod, Electron Energy Deposition in Fast-Shock Ignition, Bull. Am. Phys. Soc.59, No. 1 (2014).
12. C. K. Li and R. D. Petrasso, Energy deposition of MeV electrons in compressed targets of fast-ignition inertial confinement fusion, Phys. plasmas 13, 056314, American Institute of Physics (2006).
13. K. Miyamoto, Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion, published by University of Tokyo Press (2004).
