КВАЗИОДНОМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОЯДЕРНОГО ЗАЖИГАНИЯ ПЛОТНОЙ DT-СМЕСИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПРОТОННЫХ ПУЧКОВ

К. В. Хищенко, А. А. Чарахчьян
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 3-15.

       Рассматривается цилиндрическая мишень из DT-смеси толщиной 2H и плотностью ρ₀ ≤ 100ρ_s, где ρ_s ≈ 0,22 г/см³ - плотность смеси в твердом состоянии при атмосферном давлении и температуре 4 К. Мишень предполагается окруженной тяжелой замагниченной оболочкой, препятствующей боковому разлету и выносу тепла из горючего в оболочку. Мишень зажигается с торцов одновременно двумя одинаковыми моноэнергетическими пучками протонов с кинетической энергией 1 МэВ, интенсивностью и длительностью действия соответственно 10¹⁹ Вт/см² и 50 пс или 10¹⁸ Вт/см² и 500 пс. Используется одномерная односкоростная двухтемпературная гидродинамическая модель с учетом широкодиапазонного уравнения состояния горючего, электронной и ионной теплопроводности, кинетики DT-реакции, собственного излучения плазмы и ее нагрева α-частицами. Последний эффект полагается основным определяющим механизмом зажигания мишени. Вылет α-частиц за пределы горючего учитывается в рамках трекового метода. Предложена модификация этого метода, которая аппроксимирует известную задачу Коши для однородного стационарного кинетического уравнения в приближении Фоккера-Планка. Траектории α-частиц ограничиваются цилиндрической поверхностью заданного радиуса, который является параметром метода и отождествляется с радиусом мишени и радиусом пучка протонов. Такая квазиодномерная модель позволяет оценивать энергию зажигания и массу мишени. Для начальной плотности горючего ρ₀ = 100ρ_s полученная оценка энергии зажигания примерно в 10 раз меньше соответствующей оценки для задачи с радиусом пучка много меньше размера мишени (рис. 3, табл. 2, список лит.- 26 назв.).

Полный текст статьи