تأثیر رفتار زمانی محرک افروزنده بر کارآیی رویکرد افروزش ضربه‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده‌ی پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 836-14395، تهران ـ ایران

چکیده

در این پژوهش، تأثیر رفتار زمانی تپ محرک افروزنده‌ی سوخت بر کارآیی هم‌جوشی هسته‌ای با استفاده از محصورسازی لختی به روش افروزش ضربه‌ای بررسی و نشان داده شد که اعمال دو تپ افروزنده‌ی همسان با تأخیر زمانی مناسب، منجر به کاهش انرژی افروزنده و در نتیجه کاهش انرژی کل مورد نیاز برای تولید انرژی می‎شود. دو تپ ذوزنقه‎ای همسان با زمان صعود 50 پیکوثانیه و با قله‌ی توان‎‎ و پهنای تپ متفاوت و با تأخیر زمانی 50 پیکوثانیه و لحظه‌ی آغاز متفاوت بر روی هدف سیستم هم‌جوشی هسته‌ای لیزری تسهیلات پژوهشی انرژی لیزر توان- بالا (HiPER) اعمال شد. شبیه‎سازی‎های یک بعدی با استفاده از کد مالتی نشان داد که نمایه مزیت استفاده از محرک افروزنده‌ی دوگانه ‎در بازه‎ی 1/1<FM<7/1 قرار دارد. نمایه مزیت بزرگ‌تر از 1 نشان می‎دهد که برای یک انرژی محرک متراکم‎کننده‌ی سوخت ثابت، استفاده از دو تپ افروزنده‌ی برابر و کم- انرژی در مقایسه با روش افروزش ضربه‌ای دارای برتری است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of ignitor time behavior on performance of shock ignition scheme

نویسندگان [English]

  • Mohammadjafar Jafari
  • Amirhossein Farahbod
  • Somayeh Rezaei
چکیده [English]

In this research work, target performance under different spike pulse(s) time behavior is studied. It is shown that by applying two equal spike pulses with appropirate time delay, leads to enhancement of the target gain and reduction of the total ignitor energy. The lower spike energy is required for the lower total driver energy to be used for commercial energy production. Two trapezoidal pulses with 50 picoseconds rise time, different power levels, pulse duration, launching and delay time have been applied on a HiPER baseline target. A one- dimentional simulation by MULTI code has shown that the figure of merit for a double shock ignition scheme varies in a range of 1.1<FM<1.7. The FM>1 demonstrates that for the same compression energy the splitting of the ignitor pulse into two equal lower energy pulses has more benefit compared with the conventional method of shock ignition.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nuclear fusion
  • Inertial confinement
  • Shock ignition

[1] K.S. Anderson, R. Betti, P.W. McKenty, T.J.B. Collins, M. Hohenberger, W. Theobald, R.S. Craxton, J.A. Delettrez, M. Lafon, J.A. Marozas, R. Nora, S. Skupsky, A. Shvydky, A polar-drive shock-ignition design for the National Ignition Facility, Phys. Plasma, 20 (2013) 056312.

[2]. R. Betti, C.D. Zhou, K.S. Anderson, L.J. Perkins, W. Theobald, A.A. Solodov, Shock ignition of thermonuclear fuel with high areal density, Phys. Rev. Lett., 98 (2007) 155001.

[3] M. Lafon, X. Ribeyre, G. Schurtz, Gain curves and hydrodynamic modeling for shock ignition, Phys. Plasma, 17 (2010) 052704.

[4] O. Klimo, S. Weber, V.T. Tikhonchuk, J. Limpouch, Particle-in-cell simulations of laser–plasma interaction for the shock ignition scenario, Plasma Phys. Control. Fusion, 52 (2010) 055013.

[5] X. Ribeyre, G. Schurtz, M. Lafon, S. Galera, S. Weber, Shock ignition: an alternative scheme for HiPER, Plasma Phys. Control. Fusion, 51 (2009) 015013.

[6] R. Ramis, J. Meyer-ter-Vehn, J. Ramirez, MULTI2D a computer code for two-dimensional radiation hydrodynamics, Computer Physics Communications, 180 (2009) 977.

[7] S. Atzeni, A. Schiavi, C. Bellei, Targets for direct-drive fast ignition at total laser energy of 200–400 kJ, Phys. Plasmas, 14 (2007) 052702.

[8] S. Atzeni, A. Schiavi, A. Marocchino, Studies on the robustness of shock-ignited laser fusion targets, Plasma Phys. Control. Fusion, 53 (2011) 035010.

[9] S. Atzeni, A. Schiavi, F. Califano, F. Cattani, F. Cornolti, D. Del Sarto, T.V. Liseykina, A. Macchi, F. Pegoraro, Fluid and kinetic simulation of inertial confinement fusion plasmas, Comput. Phys. Commun., 169 (2005) 153.

[10] A.H. Farahbod, S.A. Ghasemi, Fast-shock igniition: a new approach to inertial confinement fusion, IJPR, 12 (4) (2013) 347.