بخشی از مقاله
چکیده:
توان توقف، زاویه انحراف میانگین و نفوذ الکترون ها با انرژی اولیه به درون سوخت پیش ف شرده دتریم- تریتیم با چگالی و دمای زمینه به صورت تحلیلی و شبیه سازی مطالعه شده ا ست. نتایج ن شان می دهند که پراکندگی های بین ذرات باردار باعث کاهش نفوذ خطی الکترون ها به درون سوخت شده و مقایسه توان توقف الکترون ها با سه طیف تک انرژی، نمایی و شبه دو دمایی برای دو طول موج و شدت محرک افروزنده سریع نشان می دهد که با افزایش شدت و طول موج افروزنده سریع، توان توقف و کند شدگی پیوسته الکترون ها افزایش یافته و الکترون های شبه دو دمایی بی شترین مقدار انرژی را به سوخت منتقل کرده و کند شدگی یکنواخت تری را در تحویل انرژی به سوخت از خود نشان داده اند.
همچنین، محاسبه میزان انحراف میانگین از مسیر اولیه الکترون ها نشان می دهد با افزایش چگالی سوخت، میانگین زاویه انحراف تغییر موثری نمی کند در حالیکه با افزایش دما پراکندگی کولمبی بین ذرات افزایش یافته و میانگین انحراف افزایش می یابد. همچنین، بیشینه انحراف و پراکندگی در نزدیکی های انرژی باقی مانده بهنجار کوچک - کمتر از - 1MeV اتفاق می افتد که باعث انحراف موثر الکترون ها از راستای اولیه خود می شود. نتایج تحلیلی با کد شبیه سازی مونت کارلو MCNPX مورد راستی آزمایی قرار گرفته که با نتایج شبیه سازی سازگاری خوبی را نشان می دهند.
کلمات کلیدی: افروزش سریع- شوکی، زاویه انحراف میانگین، سوخت پیش فشرده، الکترون های دو دمایی، توان توقف
مقدمه :
مدل ترکیبی افروزش سریع- شوکی اخیرا" به عنوان یک مدل جدید برای انجام فرایند گداخت محصورسازی اینرسی معرفی شده است .[1, 2] در این مدل هنگام اعمال باریکه لیزر افروزنده سریع از میان کانال حفر شده به درون کرونای کم چگال سوخت، به واسطه برهمکنش این لیزر با پیش پلاسمای زمینه1 الکترون های نسبیتی به وجود می آیند که این الکترون های نسبیتی با انرژی از مرتبه مگا الکترون ولت باید فاصله بین محل تولید این الکترونها در کرونا تا سطح سوخت که از مرتبه چند ده میکرون می باشد را طی کنند تا به سطح سوخت رسیده و انرژی خود را درون سوخت اصلی تخلیه کنند، هر چند مشکلاتی از قبیل پراکندگی باریکه الکترونی به صورت رشته رشته شدن و یا شاخه شاخه شدن اتفاق می افتد که انتقال موثر انرژی این الکترون ها را به سطح سوخت به طور جدی مختل می کند، با این وجود بخشی از انرژی این الکترون ها به درون سوخت راه یافته و در آن تخلیه می شود.
رفتار تخلیه انرژی الکترون های پر انرژی و توان توقف این الکترون ها درون پلاسمای چگال در مرجع های [1, 3-6] مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، مقادیر توان توقف، میزان انحراف و عمق نفوذ الکترون های نسبیتی با سه طیف انرژی نمایی، تک انرژی و شبه دو دمایی در محدوده انرژی درون سوخت چگال با محدوده دمایی زمینه و گستره چگالی به طور تحلیلی و شبیه سازی مطالعه شده و نشان داده شده که الکترون ها با طیف انرژیشبه دو دمایی عمق نفوذ بیشتری درون سوخت داشته و مقدار بیشتری انرژی به درون سوخت انتقال می دهند. بنابراین، الکترون ها با طیف شبه دو دمایی می تواند کاندید مناسبی برای انجام بهینه افروزش سریع- شوکی و سریع باشند.
محاسبه توان توقف و برد الکترون های نسبیتی درون سوخت چگال :
باریکه الکترون های نسبیتی ایجاد شده از برهمکنش پالس افروزنده سریع بعد از نفوذ به درون سوخت چگال دچار پراکندگی هایی شده و از مسیر اولیه منحرف می شوند، مقدار متوسط زاویه انحراف باریکه الکترونی از رابطه زیر به دست می آید :[6]سطح مقطع ترابرد مؤثر بر پراکندگی باریکه الکترونی است وطبق رابطه مرجع [6] بیانگرتوان توقف پلاسما می باشد. شکل - 1 - نمودار مربوط به زاویه انحراف باریکه الکترونی را نشان می دهد که به عنوان تابعی از انرژی باقی مانده در پلاسمای D-T برای باریکه الکترونی رسم شده است.بر حسب انرژی باقی مانده درون پلاسما با دمای برای باریکه الکترونی با انرژی اولیه10MeV توان توقف خطیدر جهت سرعت اولیه الکترون و میانگین بُرد خطی ، به ترتیب با روابط زیر تعریف می شوند:[6]
