بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از مهمترین روش های کنونی برای دست یابی به تامین انرژی کره زمین از طریق همجوشی، شتاب دهی لیزری می باشد . دراین روش از برخورد پالس لیزر پرشدت به مواد، ذرات پرانرژی ایجاد شده و با برخورد این ذرات به سوخت، نیروی لازم برای ترکیب هسته ها و آزاد شدن انرژی فراهم می شود. از جمله روش های شتاب دهی لیزری، روش شتاب دهی Skin Layer Ponderomotive Accelleration می باشد .
یکی از مشکلات این روش، خودکانونی پرتو لیزر در شدت های بالا می باشد . در این تحقیق با شبیه سازی خودکانونی در شدت های بالای لیزری و انتخاب بهینه عوامل موثر، در کاهش خودکانونی در شدت های بالا مورد بررسی قرار گرفت.نتایج شبیه سازی نشان دهنده این است که با انتخاب مناسب عوامل تاثیرگذار می توان در شدت های مورد استفاده، خودکانونی را کاهش داد.
مقدمه:
انرژی گرمایی کههر روزهزمین و منظومه شمسی را گرم میکند ، ناشی از واکنشهای همجوشی در خورشید است درخورشید و ستارگان دیگر، نیروهای گرانشی قوی باعث می شوند ایزوتوپهای هستههای سبکتر با هم ترکیب شوند و هسته سنگین تر و مقداری بسبار بالایی انرژی حاصل شود. یکی از مهمترین چالش های کنونی بشر شبیه سازی این فرایند در دوی کره زمین و تامین انرژی کره زمین از این طریق و جلوگیری از بحران انرژی جهان است. از مزایای همجوشی هسته ای می توان به موارد زیر اشاره نمود:
. منابع سوخت آن بسیار فراوان است. بهعنوان مثال دوتریوم حدود 0/0 153 درصد اتمی ازهیدروژنهای آب اقیانوسها را تشکیل میدهد.
· در هنگام وقوع حوادث احتمالی، راکتور همجوشی از کنترل خارج نمی شود.
· از این واکنش هلیم بدست می آید که دارای کاربرد فراوان درصنعت می باشد.
· پسماند هسته ای را ندارد.
. میتوان از انرژی تولیدی در یک راکتور همجوشی میتوان گفت اگر یک لیتر از آب دریا را که دارای مقدارکافی دوترون است معادل 300 لیتر گازوئیل انرژی بدون آلودگی تولید میکند. یکی از مشکلات این روش این است که دمای لازم برای آغاز همجوشی، بسیار بالا وبرابر با ٌِ میلیون درجه سانتی گراد می باشد. یکی از بهترین راهها ی دستیابی به این دما استفاده از لیزرهای پرشدت و مکانیسم شتاب دهی ذرات می باشد در این شیوه با تابش لیزرهای پرشدت بر مواد و ایجاد پلاسما، بلوک های الکترون و پروتون پر انرژی و سریع ایجاد می شود ]ٌ.[ ذرات پر انرژی با انتقال انرژی به سوخت دمای لازم جهت آغاز همجوشی را فراهم می سازند. - شکلٌ -
مکانیسم شتاب دهی ذرات
از جمله مهمترین مکانیزم های شتاب دهی لیزری، مکانیسم Skin Layer Ponderomotive Acceleration - SLPA - می باشد. دراین شیوه بابرخورد ابتدای پالس به سطح هدف، پلاسما ایجاد میگردد و بر اثر عبور دنباله پالس از محیط پلاسمایی بدلیل پدیده خودکانونی، پرتو لیزر با قطرباریکه کوچکتر از قطر اولیه انتشارمی یابد و در ناحیه کوچکی کانونی می شود - شکل ٍ - .
این پدیده بدلیل تغییرات ضریب شکست در اثر عبور پرتو الکترومغناطیسی رخ میدهد ]َوٍ[ .در این مقاله ، با شبیه سازی فرایند برهمکنش لیزر و پلاسما، شرایط مناسب جهت کاهش خودکانونی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی انجام شده نشان می دهد با انتخاب مناسب پارامترهای لیزر و پلاسما می توان خودکانونی لیزرها را شدت های مورد استفاده در شتاب دهی، کاهش داد.
