эффективность реакции d+3he в газонаполненных мишенях для

XXXV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11 – 15 февраля 2008 г.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАКЦИИ D+3HE В ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ МИШЕНЯХ ДЛЯ
ЛАЗЕРНЫХ УСТАНОВОК МЕГАДЖОУЛЬНОГО ДИАПАЗОНА
П.П. Волосевич, *С.Ю. Гуськов, Н.В. Змитренко, Е.И. Леванов, *В.Б. Розанов,
Е.В. Северина
Институт математического моделирования РАН, Москва, РФ,
e-mail: zmitrenko@imamod.ru
*
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, РФ,
e-mail: rozanov@sci.lebedev.ru
Для лазерного термоядерного синтеза всегда был актуальным вопрос выбора мишени с
целью получения максимального выхода энергии. Мишени на основе конденсированного
DT  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, DHe3 ), общество
сможет отказаться от экологически опасного способа получения энергии.
Авторами данной работы была выполнена оптимизация параметров мишени с DHe3 при
облучении ее на первой гармонике Nd-лазера импульсом "треугольной" формы с энергией
5 МДж . 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 DHe3 , - окружена CH -оболочкой. Для определения
оптимальной мишени варьировались длительность лазерного импульса, аспектное
отношение, масса газа и масса аблятора. Эффективность мишени определялась по
количеству реакций D 3 He 4 He(3.65МэВ)  H (14.7МэВ) .
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
[ 45; 65] , а оптимальное значение длительности лазерного импульса лежит в интервале
[3, 5 нс; 5, 5 нс] . При облучении мишени DHe3 с CH -оболочкой лазерным импульсом
(первая гармоника) прямоугольной треугольной формы с энергией 5 МДж получить
количество реакций более 1.22  1016 оказалось невозможным. Данное количество реакций
реализуется для мишени с M газ  10 мкг , M оболочка  4000 мкг , аспектом 50 и длительностью
лазерного импульса 4 нс .
1