исследование генерации спонтанных магнитных полей и

XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ СПОНТАННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЩНОГО ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА С МИШЕНЬЮ,
НАХОДЯЩЕЙСЯ ВО ВНЕШНЕМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
В.В. Кузенов, С.В. Рыжков*
ИПМех им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва, Россия, e-mail: kuzenov@ipmnet.ru
*
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия, e-mail: ryzhkov@power.bmstu.ru
Рассмотрена задача [1-3], когда лазерные пучки вводятся с периферии рабочей камеры и
сжимают замагниченный плазмоид (помещенный в центр камеры) до состояния
термоядерного воспламенения. В процессе лазерного обжатия, магнитное поле, захваченное
высокотемпературной проводящей плазмой, сжимается до уровня нескольких тысяч тесла
(обеспечивая тепловую изоляцию плазмы магнитным полем от окружающей среды), что
может сопровождаться генерацией индукционных токов во внешних катушках, окружающих
мишень. На основе проведенных численных расчетов выполнена оценка значений
индукционного тока и дополнительной магнитной изоляции плазмы. Дополнительная
магнитная изоляция может привести к высокому значению коэффициента усиления, энергии
лазерного излучения во внутреннюю энергию термоядерной мишени. Генерацией
индукционных токов (и магнитных полей) во внешних катушках имеет также важное
прикладное значение для материаловедения, медицинских технологий, освоения космоса и
энергетики.
Решение заявленной проблемы предполагает разработку и внедрение новых численных
методов и подходов к исследованию плазмофизических процессов, протекающих в
термоядерной плазме. Наиболее важными, из которых являются: впервые используемые
магнитно-инерциальные подходы к решению задач по исследованию процессов создания
плазмы, динамики и кинетики замагниченной лазерной плазмы, возбуждения вихревых
токов при наличии внешнего магнитного поля, спонтанных электромагнитных полей и
турбулентности плазмы, многогрупповой способ учета переноса широкополосного
излучения. Работа основана на оригинальном квазимонотонном методе высокого порядка
точности, в котором использован явный (что позволяет эффективно использовать
геометрическое распараллеливание на основе Open MP) метод предиктора-корректора для
решения “гиперболической” часть системы уравнений. Стадия предиктора основана на
характеристической форме уравнений Эйлера, в которой неизвестные величины записаны в
квазиинвариантах Римана. Такая форма уравнений Эйлера предложена В.М. Головизниным
[4].
Работа выполнена в рамках грантов РФФИ.
Литература
[1]. Кузенов В.В., Рыжков С.В. “Численное моделирование сжатия мишени лазерными
пучками при наличии затравочного магнитного поля”. Тезисы докладов XXXVIII
Межд. (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, Звенигород, 2011, с.
141; 2010, с. 146.
[2]. Кузенов В.В., Рыжков С.В. “Математическая модель взаимодействия лазерных пучков
высокой энергии импульса с плазменной мишенью, находящейся в затравочном
магнитном поле”. Препринт ИПМех РАН. М.: Институт Проблем Механики им. А.Ю.
Ишлинского РАН, 2010, № 942, 57 с.
[3]. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. “Developing the numerical model for studying lasercompression of magnetized plasmas”. Acta Technica, 2011, v. 56, p. T454-467.
[4]. Головизнин В.М. “Балансно - характеристический метод численного решения
одномерных уравнений газовой динамики в эйлеровых переменных”. Математическое
моделирование, 2006, т. 18, №11, с. 14-30.
1