نویسندگان

• امیرحسین فرهبد
• سیدابوالفضل قاسمی

پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

چکیده

  در این مقاله رهیافت نوینی برای همجوشی محصور سازی اینرسی به نام افروزش سریع- شوکی معرفی شده است. مدل ارائه شده نشان می‌دهد که تحت شرایط مناسب، جدا کردن افروزش سوخت متراکم شده به دو مرحله می‌تواند منجر به کاهش انرژی کل برای افروزش سوخت و افزایش بهره انرژی شود. در این روش پس از مرحله ایستایی سوخت، در دو مرحله، و با اعمال تپ کوتاه پر توان لیزر به روش افروزش سریع و موج ضربه به روش افروزش شوکی و با تأخیر زمانی مناسب، و انرژی و توانی کمتر از آنچه که در هر روش به تنهایی به کار می‌رود، دمای لکه داغ مؤثر پدید آمده افزایش یافته و افروزش سوخت کامل می‌شود. مدل تحلیلی ارائه شده بر پایه نتایج محاسبات عددی برای آستانه آغاز همجوشی برای لکه داغ محصور شده با سوخت متراکم شده نشان می‌دهد که با اعمال روش ترکیبی افروزش سریع- شوکی و به ازای جرم اولیه ثابت سوخت، از انرژی کل لازم برای افروزش سوخت در مقایسه با انرژی افروزش شوکی کاسته می‌شود. در این حال بهره انرژی تا 15 درصد افزایش می‌یابد که مزیت مهمی محسوب می‌شود. با تنظیم مناسب محرک افروزنده شوکی و همزمان حفظ مزایای اشاره شده برای هدف با جرم سوخت بیش از 2 میلی گرم می‌توان از سهم محرک افروزنده سریع تا حدود 20 درصد نسبت به شرایط مشابه با ساز و کار صرفاً افروزش سریع کاست. ویژگی اخیر از دیدگاه فناوری ساخت محرک‌های پر انرژی لیزر با پهنای تپ چند پیکوثانیه از اهمیت فراوانی برخوردار است. نمایه مزیت برای روش افروزش سریع- شوکی در مقایسه با روش افروزش شوکی می‌تواند بهتر از 1.3 باشد.

کلیدواژه‌ها

• افروزش سریع
• افروزش شوکی
• افروزش سریع- شوکی
• همجوشی محصورسازی اینرسی
• مدل نا هم فشار

عنوان مقاله [English]

Fast-shock ignition: a new approach to inertial confinement fusion

نویسندگان [English]

• AH Farahbod
• SA Ghasemi

چکیده [English]

 A new concept for inertial confinement fusion called fast-shock ignition (FSI) is introduced as a credible scheme in order to obtain high target gain. In the proposed model, the separation of fuel ignition into two successive steps, under the suitable conditions, reduces required ignitor energy for the fuel ignition. The main procedure in FSI concept is compressing the fuel up to stagnation. Then, two high intensity short pulse laser spikes with energy and power lower than those required for shock ignition (SI) and fast ignition (FI) with a proper delay time are launched at the fuel which increases the central hot-spot temperature and completes the ignition of the precompressed fuel. The introduced semi-analytical model indicates that with fast-shock ignition, the total required energy for compressing and igniting the fuel can be slightly reduced in comparison to pure shock ignition. Furthermore, for fuel mass greater than , the target energy gain increases up to 15 percent and the contribution of fast ignitor under the proper conditions could be decreased about 20 percent compared with pure fast ignition. The FSI scheme is beneficial from technological considerations for the construction of short pulse high power laser drivers. The general advantages of fast-shock ignition over pure shock ignition in terms of figure of merit can be more than 1.3.

کلیدواژه‌ها [English]

• fast ignition
• shock ignition
• fast-shock ignition
• inertial confinement fusion
• non-isobaric model