بررسی پارامترهای موثر در بهره سوخت دوتریوم- تریتیوم در روش افروزش شوکی راه‌اندازی شده با باریکه لیزری

افروزش شوکی، یکی از روش‌های موردتوجه در ایده هم‌جوشی محصورشدگی لختی است. در این روش هم‌جوشی، محصورشدگی لختی دومرحله‌ای، فشرده‌سازی و اشتعال سوخت به‌صورت جداگانه صورت می‌گیرد که این امر سبب کاهش الزامات راه‌اندازها و بالاتر بردن بهره می‌شود. در ایده اشتعال شوکی، یک موج شوکی کروی قوی همگراشونده در انتهای پالس لیزر اولیه، باعث اشتعال سوخت ازپیش فشرده‌شده می‌شود. در اشتعال شوکی، هنگامی ‌که فشار لکه داغ، بسیار بزرگ‌تر از فشار سوخت سرد اطراف آن است، ساختار سوخت به‌صورت غیرهم‌فشار در نظر گرفته می‌شود. در این پژوهش، شرایط اشتعال و بهره سوخت، در روش اشتعال شوکی بررسی شده است، سپس روابط بهره سوخت و همچنین شعاع لکه داغ در مدل ناهم‌فشار را بهبود می‌بخشد و با نتایج عددی سوخت هم‌مولار دوتریوم تریتیوم(dt) در روش شوکی، مقایسه شده است. محاسبات نشان می‌دهد که شرایط تشکیل لکه داغ، به چگالی لکه داغ و سوخت سرد اطراف آن، بستگی دارد. همچنین با استفاده از معادله بهره انرژی بهبودیافته، نقش پارامترهای فیزیکی؛ از جمله جرم سوخت و نسبت‌های مختلف فشار لکه داغ به فشار سوخت سرد اطراف آن، در بهره انرژی بررسی شد.

An Investigation of Effective Parameters in Deuterium-Tritium Fuel Gains in Shock Ignition Method Driven by Laser Beams

Shock ignition (SI) is one of the methods considered in the concept of inertial confinement fusion (ICF). This twostep ICF process separates fuel assembly and ignition, relaxing the driver requirements and promising high gains. In SI scheme, a strong spherical shock wave converging at the end of the initial laser pulse ignites the precompressed fuel. In shock ignition, when the hot spot pressure is much higher than the surrounding cold fuel pressure, the fuel structure is considered nonisobaric. In this research, ignition conditions and fuel efficiency in shock ignition method were investigated. Then, the fuel efficiency correlations of total fuel energy, fuel gain and hotspot radius in a nonisobaric model of fuel assembly were improved and compared with the numerical results of deuteriumtritium (DT) homogeneous fuel in SI scenario. Calculations showed that the hot spot formation conditions depend on the hot spot density and the surrounding cold fuel. Furthermore, using the improved energy efficiency equation, the role of physical parameters such as fuel mass and different ratios of hot spot pressure to the surrounding cold fuel pressure in energy efficiency were investigated.