فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

امکان پذیری افروزش موج ضربه‌ای توسط پالس سه مرحله ای پرتو یون سنگین در همجوشی محصورسازی اینرسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (نظری)

نویسندگان
1 گروه علوم پایه، دانشگاه فنی و حرفه ای ،تهران ، ایران
2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
3 دانشکده فیزیک، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران
چکیده
افروزش موج ضربه‌ای، یک طرح همجوشی محصورسازی لختی مستقیم است که بر مبنای ایده احتراق جرقه‌ای مرکزی کوچک که سوخت سرد اطراف خود را مشتعل می‌کند، قرار دارد. در طرح افروزش موج ضربه‌ای، با جداسازی مراحل فشرده‌سازی و افروزش، با یک موج ضربه‌ای قوی اشتعال به سوخت از پیش فشرده‌شده در مرحله ماکزیمم فشردگی آن، شرایط افروزش، فراهم می شود و بنابراین با کاهش سرعت انفجار درونی در مرحله فشردگی و نیز با انرژی‌های کمتر راه‌انداز خارجی، می‌توان به شرایط بهتری برای اشتعال سوخت مورد نظر نسبت به احتراق جرقه‌ای مرکزی و مقدار بهره انرژی بالاتر، دست یافت. در این مقاله، امکان افروزش موج ضربه‌ای، در همجوشی محصورشده لختی سوخت DT با باریکه‌ی یونی سنگین بیسموت-209 ، با استفاده از کد شبیه‌سازی DEIRA4، جهت به دست آوردن بهترین شرایط ممکن افروزش با بهینه سازی بهره‌ی انرژی و نیز بازده هیدرودینامیکی سوخت، برای یک هدف خاص با ساختار چندلایه‌ای، انجام شده است. افروزش موج ضربه‌ای، با بهینه‌سازی توان و بازه زمانی هر مرحله از تپ‌های سه مرحله‌ای بیسموت-209، به ازای بهره انرژی ماکزیمم، موردبررسی قرار گرفت و بهره انرژی از مقدار 2/137 به 1/169 رسید و انرژی موردنیاز برای افروزش از مقدار MJ12/6 به MJ 98/4 کاهش یافت، که متناظر با مقدار 20% کاهش در انرژی راه‌انداز می‌باشد. همچنین، نشان داده می‌شود که در افروزش موج ضربه‌ای، سرعت انفجار درونی در مرحله متراکم‌سازی سوخت کاهش‌یافته و درنتیجه آهنگ رشد ناپایداری‌های رایلی-تیلور کاهش می‌یابند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Possibility of Shock Ignition by Three-Steps Pulse of Heavy Ion Beam in Inertial Confinement Fusion

نویسندگان English

behnaz kaleji 1
soheil khoshbinfar 2
sabrie hasani 3
1 Department of Science,,Technical and Vocational University(TVU), Tehran, Iran
2 Physics department, Faculty of Science, University of Guilan, Rasht, Iran
3 Faculty of Physics, University of Damghan, Damghan, Iran
چکیده English

Shock ignition is a direct-drive inertial confinement fusion scheme based on the idea of a small central spark ignition that ignites the surrounding cold fuel. In Shock Ignition scheme, by separating compression and ignition phases, ignition condition would be satisfied for an ignition shock-wave driven to a pre-compressed fuel at its maximum compression stage. Therefore, by reducing the implosion velocity in the compression stage and also, with lower energies of the external driver, it is possible to achieve better conditions and a higher energy gain for the ignition of the desired fuel compared to the central spark ignition. In this article, the possibility of shock ignition in inertial confinement fusion DT fuel with a heavy ion beam Bi-209, was performed using the DEIRA4 simulation code, in order to obtain the best possible ignition conditions by optimizing the energy gain and the fuel hydrodynamical efficiency on multi-layered target structure. Shock ignition was investigated by optimizing the power and time interval of each tap of Bi-209 three-stage pulses and the energy gain reached from 137.2 to 169.1 and the energy required for ignition decreased from 6.12 Mj to 4.98 Mj, which corresponds to a 20% decrease in driver energy. Also, it is shown that in shock ignition scheme, the implosion velocity is reduced in the compression stage and so, the rate of growth of Rayleigh–Taylor instability is reduced.

کلیدواژه‌ها English

shock ignition
heavy ions beam
Rayleigh–Taylor instability
three-steps pulse
energy gain
driver energy

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 مهر 1404

  • تاریخ دریافت 10 خرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 22 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 13 دی 1402