افروزش سريع- شوكي رهيافتي نوين براي همجوشي محصور سازي اينرسي

Fast-shock ignition: a new approach to inertial confinement fusion

در اين مقاله رهيافت نويني براي همجوشي محصور سازي اينرسي به نام افروزش سريع- شوكي معرفي شده است. مدل ارائه شده نشان مي‌دهد كه تحت شرايط مناسب، جدا كردن افروزش سوخت متراكم شده به دو مرحله مي‌تواند منجر به كاهش انرژي كل براي افروزش سوخت و افزايش بهره انرژي شود. در اين روش پس از مرحله ايستايي سوخت، در دو مرحله، و با اعمال تپ كوتاه پر توان ليزر به روش افروزش سريع و موج ضربه به روش افروزش شوكي و با تأخير زماني مناسب، و انرژي و تواني كمتر از آنچه كه در هر روش به تنهايي به كار مي‌رود، دماي لكه داغ مؤثر پديد آمده افزايش يافته و افروزش سوخت كامل مي‌شود. مدل تحليلي ارائه شده بر پايه نتايج محاسبات عددي براي آستانه آغاز همجوشي براي لكه داغ محصور شده با سوخت متراكم شده نشان مي‌دهد كه با اعمال روش تركيبي افروزش سريع- شوكي و به ازاي جرم اوليه ثابت سوخت، از انرژي كل لازم براي افروزش سوخت در مقايسه با انرژي افروزش شوكي كاسته مي‌شود. در اين حال بهره انرژي تا 15 درصد افزايش مي‌يابد كه مزيت مهمي محسوب مي‌شود. با تنظيم مناسب محرك افروزنده شوكي و همزمان حفظ مزاياي اشاره شده براي هدف با جرم سوخت بيش از 2 ميلي گرم مي‌توان از سهم محرك افروزنده سريع تا حدود 20 درصد نسبت به شرايط مشابه با ساز و كار صرفاً افروزش سريع كاست. ويژگي اخير از ديدگاه فناوري ساخت محرك‌هاي پر انرژي ليزر با پهناي تپ چند پيكوثانيه از اهميت فراواني برخوردار است. نمايه مزيت براي روش افروزش سريع- شوكي در مقايسه با روش افروزش شوكي مي‌تواند بهتر از 1.3 باشد.

A new concept for inertial confinement fusion called fast-shock ignition (FSI) is introduced as a credible scheme in order to obtain high target gain. In the proposed model, the separation of fuel ignition into two successive steps, under the suitable conditions, reduces required ignitor energy for the fuel ignition. The main procedure in FSI concept is compressing the fuel up to stagnation. Then, two high intensity short pulse laser spikes with energy and power lower than those required for shock ignition (SI) and fast ignition (FI) with a proper delay time are launched at the fuel which increases the central hot-spot temperature and completes the ignition of the precompressed fuel. The introduced semi-analytical model indicates that with fast-shock ignition, the total required energy for compressing and igniting the fuel can be slightly reduced in comparison to pure shock ignition. Furthermore, for fuel mass greater than , the target energy gain increases up to 15 percent and the contribution of fast ignitor under the proper conditions could be decreased about 20 percent compared with pure fast ignition. The FSI scheme is beneficial from technological considerations for the construction of short pulse high power laser drivers. The general advantages of fast-shock ignition over pure shock ignition in terms of figure of merit can be more than 1.3.