Эффективность реакции D+3He в газонаполненных мишенях для лазерных установок мегаджоульного диапазона

, *, , , *,

Институт математического моделирования РАН, Москва, РФ,
e-mail: *****@***ru
*Физический институт им. РАН, Москва, РФ,
e-mail: *****@

Для лазерного термоядерного синтеза всегда был актуальным вопрос выбора мишени с целью получения максимального выхода энергии. Мишени на основе конденсированного топлива имеют значительные коэффициенты усиления в мегаджоульном диапазоне энергий лазерного драйвера. Однако, они могут быть подвергнуты критике с точки зрения экологической опасности. В настоящее время завершается строительство лазерных установок, рассчитанных на импульсы с энергией порядка 2 МДж. Если этих энергий окажется достаточно для зажигания безнейтронных мишеней (например, ), общество сможет отказаться от экологически опасного способа получения энергии.

Авторами данной работы была выполнена оптимизация параметров мишени с при облучении ее на первой гармонике Nd-лазера импульсом "треугольной" формы с энергией . Мишень считалась газонаполненной, т. к. пока неясно, можно ли приготовить конденсированное вещество из смеси D и He3. Мишень имела следующую структуру: центральная полость мишени - газ , - окружена -оболочкой. Для определения оптимальной мишени варьировались длительность лазерного импульса, аспектное отношение, масса газа и масса аблятора. Эффективность мишени определялась по количеству реакций .

Численные эксперименты в рамках оптимизации проводились с помощью программного комплекса DIANA, в который входит двухтемпературная газовая динамика с учетом поглощения лазерного излучения, электронная и ионная теплопроводность, перенос -частиц и нейтронов, кинетика ионизации, объемные потери энергии на собственное излучение.

Оптимизация показала, что наилучшее аспектное отношение оболочки лежит в интервале , а оптимальное значение длительности лазерного импульса лежит в интервале . При облучении мишени с -оболочкой лазерным импульсом (первая гармоника) прямоугольной треугольной формы с энергией получить количество реакций более оказалось невозможным. Данное количество реакций реализуется для мишени с , , аспектом и длительностью лазерного импульса .