Расчеты сжатия и зажигания мишени прямого облучения с учетом генерации горячих электронов
https://doi.org/10.56304/S2079562922030150
Аннотация
Для эффективного гидродинамического сжатия мишени лазерного термоядерного синтеза с целью достижения условий ее зажигания требуется поддержание динамики сжатия с низкой адиабатой. В этом случае любые дополнительные источники разогрева центральной части мишени являются нежелательными. Параметрические лазер-плазменные неустойчивости могут приводить к генерации заметного количества горячих электронов с энергиями в десятки-сотни кэВ, которые способны проникать в центральную часть мишени до прихода головной ударной волны. В работе представлена согласованная с гидродинамикой модель генерации и распространения таких электронов. Показано, что в горячие электроны c температурой порядка 100 кэВ, возникающие вследствие развития неустойчивости двухплазмонного распада, может уходить до ~2% энергии лазерного импульса. При этом, несмотря на относительно малую долю поглощения этих электронов центральной частью мишени (величина зависит от диаграммы направленности рожденных электронов и варьируется в диапазоне 3–15%), это приводит к заметному падению нейтронного выхода. В ситуации, когда условия в мишени находятся на пороге зажигания, учет эффектов, связанных с генерацией горячих электронов, может привести к нарушению условий зажигания.
Об авторах
С. И. Глазырин
Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова; Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук
Россия
Россия
Москва, 127055; Москва, 119991
А. В. Брантов
Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова; Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук
Россия
Россия
Москва, 127055; Москва, 119991
М. А. Ракитина
Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук
Россия
Россия
Москва, 119991
К. Е. Городничев
Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова
Россия
Россия
Москва, 127055
В. Ю. Быченков
Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова; Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук
Россия
Россия
Москва, 127055; Москва, 119991
Список литературы
1. Basov N.G., Krokhin O.N. // Sov. Phys. JETP. 1964. V. 19 (1). P. 123.
2. Lindl J.D. et al. // Phys. Plasmas. 2004. V. 11 (2). P. 339.
3. Lindl J.D. et al. // Phys. Plasmas. 2014. V. 21 (2). P. 020501.
4. Kruer W.L. The Physics of Laser Plasma Interactions. 1988. Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Co.
5. Montgomery D.S. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23 (5). P. 055601.
6. Delettrez J.A., Collins T.J.B., Ye C. // Phys. Plasmas. 2019. V. 26 (6). P. 062705.
7. Wen H. et al. // Phys. Rev. E. 2019. V. 100 (4). P. 041201.
8. Sary G., Gremillet L., Canaud B. // Phys. Plasmas. 2019. V. 26 (7). P. 072118.
9. Sary G., Gremillet L. // Phys. Plasmas. 2022. V. 29 (7). P. 072103.
10. Craxton R.S. et al. // Phys. Plasmas. 2015. V. 22 (11). P. 110501.
11. Colaïtis A. et al. // Phys. Rev. E. 2015. V. 92 (4). P. 041101.
12. Hohenberger M. et al. // Phys. Plasmas. 2015. V. 22 (5). P. 056308.
13. Radha P.B. et al. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23 (5). P. 056305.
14. Regan S.P. et al. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59 (3). P. 032007.
15. Solodov A.A. et al. // Phys. Plasmas. 2020. V. 27 (5). P. 052706.
16. Follett R.K. et al. // Phys. Plasmas. 2019. V. 26 (6). P. 062111.
17. Follett R.K. et al. // Phys. Plasmas. 2021. V. 28 (3). P. 032103.
18. Follett R.K. et al. // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116 (15). P. 155002.
19. Fein J.R. et al. // Phys. Plasmas. 2017. V. 24 (3). P. 032707.
20. Гаранин С.Г. // Успехи физических наук. 2011. Т. 181 (4). С. 434.
21. Bel’kov S.A. et al. // J. Exp. Theor. Phys. 2015. V. 121 (4). P. 686..
22. Brantov A.V., Bychenkov V.Yu. // Plasma Phys. Rep. 2013. V. 39 (9). P. 698.
23. Falk K. et al. // Phys. Rev. Lett. 2018. V. 120 (2). P. 025002.
24. Glazyrin S.I. et al. // JETP Lett. 2022. V. 116 (2). P. 83.
25. Gus’kov S.Y. et al. // Plasma Phys. Control. 2019. V. 61 (10). P. 105014.
26. Glazyrin S.I. et al. // High Energy Density Phys. 2020. V. 36. P. 100824.
27. Huba J.D. NRL Plasma Formulary. 2013. Washington: Naval Res. Lab.
28. Rosenberg M.J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2018. V. 120 (5). P. 055001.
29. Michel D.T. et al. // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 109 (15). P. 155007.
30. Gus’kov S.Y. et al. // Plasma Phys. Control. 2019. V. 61 (5). P. 055003.
Рецензия
Для цитирования:
Глазырин С.И., Брантов А.В., Ракитина М.А., Городничев К.Е., Быченков В.Ю. Расчеты сжатия и зажигания мишени прямого облучения с учетом генерации горячих электронов. Ядерная физика и инжиниринг. 2023;14(1):5-11. https://doi.org/10.56304/S2079562922030150
For citation:
Glazyrin S.I., Brantov A.V., Rakitina M.A., Gorodnichev K.E., Bychenkov V.Yu. Simulation of Direct Drive Target Compression and Ignition Taking into Account Hot Electrons Generation. Nuclear Physics and Engineering. 2023;14(1):5-11. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S2079562922030150
Просмотров:
29
Послать статью по эл. почте 