MCNPX симуляциясын пайдалана отырып, инновациялық ысқырық толқынының құлдырауымен инерциалдық отынды басқару арқылы энергия тиімділіген арттыру үшін D-шоғымен D-3He отынын сәулелендіру
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2024.v91.i4.a4Кілттік сөздер:
плазмалық тұтану, дейтрон шоғы, коллапс, энергия коэффициенті, ысқырық толқындарыАннотация
Бұл мақалада термоядролық синтез энергиясын өндірудің жоғары жылдамдығына қол жеткізу үшін жаңа әдіс пайдаланады. Бұл тәсілде негізгі мақсат – иондарды ядролық реакциялардың санын арттыру үшін жоғары температураға дейін қыздыру. Лазерлік синтезді жобалағанда, мүмкіндігінше, лазер-плазмалық әрекеттесулердің әртүрлі түрлері арқылы лазер энергиясын отын ионының энергиясына түрлендіру қажет. Дегенмен, негізгі мәселе электрондар өзара әрекеттесудің бірінші кезеңінде лазерлік энергияның көп бөлігін жұтады. Соқтығыс процесі арқылы энергияның электрондардан иондарға ауысуы баяу және онша тиімді емес. Осылайша, энергияны электромагниттік толқындардан иондарға тікелей беру мүмкіндігі бұл негізгі мәселені жеңеді. Бұл зерттеудің мақсаты тұрақты ысқырық толқындарының (SWW) күйреуі салдарынан лазерден D-3He отынының ультра тығыз иондарына тікелей энергия берудің тиімді механизмін зерттеу болып табылады. Бұл жұмыста осы отынды сипаттайтын біріктірілген бейәсызықты кинетикалық дифференциалдық теңдеулер жүйесін сандық шешу арқылы ысқырық толқынның құлау әсерін ескере отырып, MCNPX симуляциясын пайдаланып, тұрақты ысқырық толқындары бойымен D-сәулесінің көмегімен шамамен 74 отын энергиясының шығымына қол жеткізілді. Бұл осы электромагниттік толқындарды есепке алмаған режимде энергия өндіру коэффициентінен айтарлықтай асып түседі.
Библиографиялық сілтемелер
Burbidge EM, Burbidge GR, Fowler WA, Hoyle F. 1957. Synthesis of the elements in stars. Reviews of Modern Physics.;29(4):547.
Bradshaw AM, Hamacher T, Fischer U. 2011. Is nuclear fusion a sustainable energy form? Fusion Engineering and Design.86(9-11):2770-2773.
Ueda Y, Inoue T, Kurihara K. 2004. Intelligible seminar on fusion reactors (1) Introduction to fusion reactors. Journal of the Atomic Energy Society of Japan. 46(12):27-34 Nuclear Fusion Power Plants
Armaroli N, Balzani V. 2007.The future of energy supply: Challenges and opportunities. Angewandte Chemie International Edition. 46(1-2):52-66.
Browne E, Dairiki JM, Doebler RE. 1978.Table of Isotopes. Fort Belvoir, VA: National Standard Reference Data System
Oliphant M, Harteck P, Rutherford L.1934. Transmutation effects observed with heavy hydrogen. Proceedings of the Royal Society of London Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character.144(853):692-703.
Arnoux R. Who invented fusion Saint-Paul-lès-durance: ITER Organization [Internet];2014. Available from: https://www.iter.org/newsline/-/1836 [Accessed: 2018-06-01]
Braams CM, Stott PE. 2002.Nuclear Fusion: Half a Century of Magnetic Confinement Fusion Research. Boca Raton, FL: CRC Press.
Sano T. and et al. 2017. Broadening of cyclotron resonance conditions in the relativistic interaction of an intense laser with over dense plasmas. Phys. Rev. E. 96, 043209.
Sakata S. and et al. 2018. Magnetized fast isochoric laser heating for efficient creation of ultra-high-energy-density states. 9, 397.
Sano T. and et al. 2019. Ultrafast Wave-Particle Energy Transfer in the Collapse of Standing Whistler Waves. Phys. Rev.E. 100, 053205.
H. Schwoerer, S. Pfotenhauer, O. Jackel, K. U. Amthor, B. Liesfeld, W.Ziegler, R. Sauerbrey, K. W. D. Ledingham, and T. Esirkepov, 2006.Nature (London) 439, 445 .
Xiaoling Yang, George H. Miley, Kirk A. Flippo, and Heinrich Hora,2011. Energy enhancement for deuteron beam FI of a precompressed inertial confinement fusion target”, PHYSICS OF PLASMAS 18, 032703
Sano. T. and et al. 2020. Thermonuclear fusion triggered by collapsing standing whistler waves in magnetized over dense plasmas. Phys. Rev. E. 101, 013206.
Kamada Y. 2005.Intelligible seminar on fusion reactors (2) Introduction of plasma characteristics for fusion reactor design. Journal of the Atomic Energy Society of Japan.47(1):45-52
Lawson JD. 1957.Some criteria for a power producing thermonuclear reactor. Proceedings of the Physical Society Section B.;70(1):6. DOI: 10.1088/0370-1301/70/1/303
Donné AJH, Federici G, Litaudon X, McDonald DC. 2017. Scientific and technical challenges on the road towards fusion electricity. Journal of Instrumentation. 12(10): C10008.
Sykes A, Costley A, Windsor C, Asunta O, Brittles G, Buxton P, et al. Compact fusion energy based on the spherical tokamak. Nuclear Fusion. 2017;58(1):016039.
Brown, D. A., Chadwick, M., Capote, R., Kahler, A., Trkov, A., Herman, M., et al. (2018). NDF/B-VIII. 0: Te 8th major release of the nuclear reaction data library with
CIELO-project cross sections, new standards and thermal scattering data. Nucl. Data
Sheets 148, 1–142.
Abdou M, Morley NB, Smolentsev S, Ying A, Malang S, Rowcliffe A, et al. 2015.Blanket/first wall challenges and required R&D on the pathway to DEMO. Fusion Engineering and Design. 100:2-43.
Whyte D, Minervini J, LaBombard B, Marmar E, Bromberg L, Greenwald M. 2016.Smaller & sooner: Exploiting high magnetic fields from new superconductors for a more attractive fusion energy development path. Journal of Fusion Energy. 35(1):41-53.
Federici G, Kemp R, Ward D, Bachmann C, Franke T, Gonzalez S, et al. 2014.Overview of EU DEMO design and R&D activities. Fusion Engineering and Design. 89(7): 882-889.
Wu Y, Team F. 2006. Conceptual design activities of FDS series fusion power plants in China. Fusion Engineering and Design. 81(23-24):2713-2718
Atzeni S. Meyer-ter-Vehn J. 2004. The Physics of Inertial Fusion. Oxford University Press.
Tabak M. and et al. 1994. Ignition and high gain with ultrapowerful lasers. Phys. Plasmas. 1, 1626.
Betti R. and et al. 2007. Shock ignition of thermonuclear fuel with high areal density. Phys. Rev. Lett. 98, 155001.
Caruso A. Pais V A. 1996. The ignition of dense DT fuel by injected triggers. Nuclear Fusion. 36, 745–757.
Murakami M. Nagatomo H. 2005. A new twist for inertial fusion energy: Impact ignition. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 544, 67–75.
Kodama M. 2001. Strategic community management promoted by innovation communities. 8, 233-248.
Craxton R S. and et al. 2015. Direct-drive inertial confinement fusion. Phys Plasmas. 22, 110501.
Lindl J D. 1995. Development of the indirect-drive approach to inertial confinement fusion and the target physics basis for ignition and gain. Phys Plasmas. 2 3933.
Matsuo K. and et al. 2019. Novel Experimental Station for High Energy Density Science. Phys. Rev. Lett.23,09456
Santos J J. and et al. 2018. Laser-driven strong magnetostatic fields with applications to charged beam transport and magnetized high energy-density physics. Phys. Plasmas. 25, 056705.
Stenzel RL. 2016. Whistler waves with angular momentum in space and laboratory plasmas and their counterparts in free space. Adv. Phys. X. 1, 687.
T Ohmura 1, M Katsube 1, Y Nakao 1, T Johzaki 2, K Mima 2, M Ohta3. 2008.Ignition and Burn Characteristics of D-3He-Fueled FI Targets. ournal of Physics: Conference Series 112 ,022068.
*Corresponding author; email: nasrinhosseinimotlagh@gmail.com
