بررسي بهره انرژي محفظه‌هاي استوانه‌اي سوخت D-T با كنترل مغناطيسي در همجوشي به روش اشتعال سريع

Energy Gain of Magnetized Cylindrical D-T Targets in Fast Ignition Fusion

طرحهاي متفاوتي براي استفاده از انرژي هسته اي حاصل از همجوشي به روش لختي (ICF)1 در سالهاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. هدف اصلي اين طرحها دسترسي به بهره انرژي بالاست. در روشهاي متداول همجوشي به روش لختي (ICF) مقدار كمي (در حدود ميلي‌گرم) مخلوط دوتريم – تريتيم در محفظه كوچك كروي به شعاع چند ميلي متر به وسيله باريكه هاي ليزري يا يون سنگين كه داراي تواني از مرتبه است متراكم مي شود. كه متعاقب ان تشكيل پلاسما در مركز اين محفظه براي انجام همجوشي مسئله‌اي اساسي است. در روشهاي متداول همجوشي به روش لختي، ناپايداري هيدروديناميكي در فرايند متراكم سازي سوخت باعث پايين آمدن بهره انرژي مي‌شود. طرحهاي جديد براي كاهش ناپايداريها، انجام متراكم سازي محفظه سوخت توسط باريكه هاي ليزري يا يوني در دو فازجداگانه است. ابتدا پيشگرم كردن سوخت با باريكه ليزري يا يون و سپس توليد الكترونهاي نسبيتي با پالسهاي ليزر با توان در داخل سوخت در فاز دوم صورت مي گيرد. اين روش گرم كردن سوخت به عنوان روش اشتعال سريع مطرح شده است. همچنين در سالهاي اخير به‌جاي محفظه كروي سوخت، طرحهاي استوانه اي شكل با كنترل مغناطيسي در ناحيه پلاسما مورد توجه قرار گرفته است. در اين مقاله ، روش اشتعال سريع در محفظه هاي سوخت استوانه اي شكل بررسي مي شود. ترابرد الكترونهاي نسبيتي داخل محفظه با به‌كار بردن كد و يك برنامه فاكر- پلانك محاسبه مي شود. آهنگ انتقال انرژي الكترونهاي نسبيتي به سوخت نيز حساب مي شود. محاسبات نشان مي‌دهدكه به‌كار بردن روش اشتعال سريع و محفظه هاي استوانه اي نسبت به اشتعال يك مرحله اي بهره انرژي بيشتري را تضمين مي كند و مي تواند جايگزين مناسبي براي روشهاي متداول ICF باشد.

n recent years, many different plans have been considered to use the nuclear energy gained from inertial confinement fusion (ICF) as attempts to obtain high energy efficiencies. In conventional ICF methods, a small amount (about mg) of the deuterium–tritium compound is confined in a small spherical chamber of a few millimeters in radius and compressed by laser or heavy ion beams with powers in the order of W. The consequent plasma froming at the center of the chamber is an essential issue for fusion. The hydrodynamical instabilities during the fuel compression process arising in the conventional ICF technique leads to a decline in energy efficiency. The new plans for reducing instabilities involve compression of the fuel chamber in two stages using laser or ion beams. In the first stage, fuel is preheated by laser or ion and in the second phase, relativistic electrons are constructed by -W laser phases in the fuel. This heating method has come to be known as a fast “ignition method”. More recently, cylindrical rather than spherical fuel chambers with magnetic control in the plasma domain have been also considered. In this work, fast ignition method in cylindrical fuel chambers will be investigated and transportation of the relativistic electrons will be calculated using MCNP code and the Fokker–Planck program. Furthermore, the transfer rate of relativistic electron energy to the fuel will be calculated. Our calculations show that the fast ignition method and cylindrical chambers guarantee a higher energy efficiency than the one-step ignition and that it can be considered an appropriate substitute for the current ICF techniques.