اثر تغییر تابع توزیع انرژی فوتون‌ها بر شرایط احتراق سوخت هم مولار دوتریوم- تریتیوم

قاسمی زاد, عباس; نظیر زاده, مهدی; خان بابائی, بابک

doi:10.29252/ijpr.18.2.243

اثر تغییر تابع توزیع انرژی فوتون‌ها بر شرایط احتراق سوخت هم مولار دوتریوم- تریتیوم

نویسندگان

عباس قاسمی زاد ¹

مهدی نظیر زاده ²

بابک خان بابائی ³

¹ گروه فیزیک، دانشگاه گیلان، رشت

² گروه فیزیک، دانشگاه خاتم الانبیاء، تهران

³ دانشکده فیزیک، دانشگاه دامغان، دامغان

https://doi.org/10.29252/ijpr.18.2.243

چکیده

با شروع احتراق گرما هسته‌ای در یک پلاسمای گداخت، تابش ترمزی پدیده غالب اتلافی است، تابع توزیع فوتون‌ها، پلانکی و پلاسما از نظر اپتیکی ضخیم محسوب می‌شود. اما در انرژی مشخصی، آهنگ اتلاف تابش ترمزی و پراکندگی کامپتون با هم برابر شده و پلاسما، گذاری از حالت اپتیکی ضخیم به حالت اپتیکی نازک انجام می‌دهد و تابع توزیع فوتون‌ها نیز به توزیع بوز- انیشتین تغییر می‌کند. غالب شدن پراکندگی کامپتون و ثابت ماندن تعداد فوتون‌ها در این پدیده باعث افزایش دمای فوتون‌ها و کاهش اثر منفی پراکندگی کامپتون در معادله توازن انرژی الکترون‌ها می‌شود. در این مقاله اثر تغییر تابع توزیع فوتون‌ها در محاسبه پارامتر بحرانی احتراق گرما هسته‌ای در یک سوخت هم مولار دوتریوم- تریتیوم با استفاده از یک کد فرترن بررسی شده و نتایج با حالت معمول که در آن فوتون‌ها در کل فرایند احتراق، دارای توزیع پلانکی هستند مقایسه شده است

کلیدواژه‌ها

پراکندگی کامپتون

تابش ترمزی

ضریب رقیق شدگی

پارامتر بحرانی احتراق

عنوان مقاله English

The investigation of photons energy distribution changing in ignition condition of equimolar deuterium- tritium fuel

نویسندگان English

A Ghasemizad ¹

M Nazirzadeh ²

B Khanbabaei ³

چکیده English

At the beginning of thermonuclear ignition in fusion plasma, the bremsstrahlung radiation is dominant phenomenon, the photons distribution function is Planckian and plasma is considered as optically thick one. But at a certain energy, the bremsstrahlung radiation and Compton scattering losses rates become equal and plasma makes a transition from optically thick to optically thin and photons distribution switches from Planckian to a Bose-Einstein one. Dominating the Compton scattering and conservation of photon number density in this event, cause to increase the photons temperature and to decrease the negative role of Compton scattering in electrons balance equation. In this paper the photons distribution change effect in calculating of critical burn-up parameter by using of a Fortran programming code is investigated and the results are compared with a typical case where the photons have Planckian distribution throughout the ignition.

کلیدواژه‌ها English

Compton scattering

bremsstrahlung radiation

dilution factor

critical burn-up parameter

1. K Molvig, M Alme, R Webster, and C Galloway, Phys Plasmas 16 (2009) 023301.
2. S Atzeni and T V Meyer, “The Physics of Inertial Fusion”, Oxford University Press, Oxford (2007).
3. J M Martinez-Val, S Eliezer, Z Henis, and M Piera, Nucl. Fusion 38 (1998)1651.
4. A M Frolov, V H Smith, and G T Smith, Can J Phys 80 (2002) 43.
5. B Nayak and S V G Menon, Laser Part Beams 30 (2012) 517.
6. D A Knoll, R B Lowrie, and J E Morel, J. Comput Phys. 226 (2007) 1332.
7. S Atzeni, Comp. Phys. Commn. 43 (1986) 107.
8. N A Tahir, K A Long, and E W Long, J. Appl. Phys. 60 (1986) 898.
9. E N Avrorin, L P Feoktistov, and L I Shibarshov, Sov. J. Plasma Phys. 6 (1980)527.
10. Y B Zel’dovich and Y B Raizer, “Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena”, Academic Press, New York (1966).
11. S Eliezer, Z Henis, J M Martinez-Val, and I Vorobeichik, Nucl Fusion 40 (2000)195.
12. M M Basko, Nucl Fusion 30 (1990) 2443.
13. S Atzeni, Jpn. J. Appl. Phys. 34 (1995) 1980.
14. S J Blundell and K M Blundell, “Concepts in Thermal Physics”, Oxford University Press, New York (2006)