快点火中快电子的能量沉积研究

论文摘要

本文研究了惯性约束聚变快点火背景下MeV电子同致密等离子体间的相互作用问题。作为惯性约束核聚变的一种备选途径,快点火引起了人们极大的兴趣。不同于传统的中心热斑点火,快点火中预压缩的氘氚靶将被一个外源点燃,这种点火途径不仅降低了靶压缩条件和驱动能量的要求,也能获得更高的能量增益。快点火具有很大的优越性,但它也带来了一些难题,其成功实现依赖于对MeV电子在靶核中的输运和能量沉积过程的理解和控制。在快点火预压缩靶核中,库仑碰撞导致的经典截止支配快电子的输运和能量沉积,故采用连续慢化近似,忽略辐射、电子对效应、自生场对快电子能量损失的贡献。采用考虑了屏蔽的散射截面,不进行人为截断,修正了一些细节得到了新的电子分布函数一阶空间矩和二阶空间矩,电子能量截止率的二体碰撞贡献部分采用Robiche等人给出的结果,最终得到了快电子束的平均穿透距离、纵向离散、横向扩展。文中也讨论了快电子平均穿透距离对等离子体密度、温度、Z等参数的依赖。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 可控核聚变发展简述
• 1.1.1 磁约束可控核聚变发展简述
• 1.1.2 激光核聚变发展简述
• 1.2 快点火中MeV电子能量沉积问题的研究背景与现状
• 1.3 主要工作
• 第2章 致密等离子体中快电子的能量损失机制
• 2.1 轫致辐射导致的能量损失
• 2.2 自生磁场的影响
• 2.3 库仑相互作用
• 2.3.1 等离子体中库仑相互作用的动理论描述
• 2.3.2 快电子在二维相空间中的福克-普朗克方程
• 第3章 快电子能量沉积的阻滞本领模型及其改进
• 3.1 快点火预压缩靶核中MeV电子能量沉积问题的简化
• 3.2 快电子的能量截止率
• 3.3 快电子的散射
• 3.3.1 电子分布函数一阶空间矩
• 3.3.2 电子分布函数二阶空间矩
• 3.4 快电子的平均穿入深度、纵向离散、横向扩展
• 3.5 本章小结
• 第4章 快电子穿透深度的计算
• 4.1 电子分布函数一阶空间矩的计算
• 4.2 致密等离子中快电子穿透深度的计算
• 4.3 快电子穿透深度对等离子体密度、温度、Z的依赖
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢