волна горения в цилиндрической гибридной dd мишени

XXXIV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 12 – 16 февраля 2007 г.
ВОЛНА ГОРЕНИЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ГИБРИДНОЙ DD МИШЕНИ
А.Г. Аксенов, М.Д. Чуразов, Б.Ю. Шарков
Институт теоретической и экспериментальной физики, Б. Черемушкинская, 25,
117218 Москва, Россия, e-mail: alexei.aksenov@itep.ru
Первоначально цилиндрические мишени для тяжелоионного инерциального синтеза
рассматривались для DT топлива. Достаточный коэффициент усиления 100 можно получить
после сжатия мишени вращающимся пучком (10 МДж/см) до достижения в топливе
плотности   100 г/см3 и параметра  r  0.5 г/см2 , последующим зажиганием интенсивным
пучком 1016 Вт/г, и распространением волны горения по сжатому топливу [1, 2]. Для
создания поджигающего пучка можно использовать ионы разного знака, специально
подобранных изотопов с близкой массой [3]. В работе [4] впервые рассматривалось ядерное
деление в инерциальном удержании. Эффект от облучения оболочки 238 U быстрыми
нейтронами в гибридной DT мишени умеренный [5]. Исследования DD мишеней [6–8]
показали, что для распространения волны горения требуется в 300 раз большая энергия на
сжатие, DT таблетка для зажигания и такой же поджигающий пучок, как в случае DT
топлива. Топливо DD мишени непрозрачно для фотонов, а оболочка мишени частично
поглощает быстрые нейтроны.
Поэтому для DD топлива естественна гибридная мишень с оболочкой из 238 U . В
частности, волна горения в DD мишени с пассивной оболочкой существует при параметре
 r  10 г/см2 и плотности топлива   100 г/см3 , обеспечивая коэффициент усиления на
уровне 10. Введение делящейся оболочки позволяет сжигать топливо при  r  4 г/см2
(энергии сжатия меньше в 6 раз) с коэффициентом усиления 40 [9]. Основной вклад в
энерговыделение обеспечивает реакция деления. Если для распространения волны горения
допустимо дальнейшее понижение энергии сжатия до нескольких сотен МДж, и при этом
происходит воспламенение топлива при сжатии, то гибридная мишень может оказаться
интереснее DT мишени с быстрым поджигом. Ультрарелятивистский драйвер с энергией
несколько сотен МДж проще интенсивного поджигающего пучка. Цель данной работы —
определение минимального параметра  r в гибридной DD мишени. Также целью
исследований является разработка многомерного гидродинамического кода [10]. Перенос
частиц описывается в рамках уравнений диффузии с ограничениями потоков. Это позволяет
получить все интересующие характеристики любых мишеней. Например, возможно
детальное исследование Рэлей-Тейлоровской неустойчивости на границе топлива и
оболочки. Возможно также моделирование обычных мишеней, которые интересны для
исследования уравнений состояния различных веществ. Эксперименты на ускорителе будут
возможны после достижения энергии пучка 10–100 кДж.
Литература
[1].
[2].
[3].
[4].
[5].
[6].
[7].
[8].
[9].
[10].
Basko, M.M, Churazov, M.D., Aksenov, A.G. 2003, LPB, 20, 411
Феоктистов Л.П. 1998, УФН, 168, 1247
Кошкарев Д.Г. 1991, препринт ИТЭФ 91-33
Кошкарев Д.Г., Шарков Б.Ю. 2002, Письма в ЖЭТФ, 75, 371
Алексеев Н.Н. и др. 2004, Атомная энергия, 97, 200
Aksenov, A.G., Churazov, M.D. LPB, 2003, 21, 81
Чуразов М.Д., Аксенов А.Г., Забродина Е.А. 2004, ВАНТ, Матем. Мод., 1, 62
Aksenov, A.G. et al. 2005, NIMA, 544, 416
Аксенов А.Г. и др. 2006, ВАНТ, сер. Матем. Модел., 2, 33
Чуразов М.Д., Аксенов А.Г., Забродина Е.А. 2001, ВАНТ, Матем. Мод., 1, 20
1