Влияние пространственной неоднородности нагрева на сжатие и горение термоядерной мишени при прямом многопучковом облучении лазерным импульсом мегаджоульного уровня
Бельков С.А., Бондаренко С.В., Вергунова Г.А., Гаранин С.Г., Гуськов С.Ю., Демченко Н.Н., Доскоч И.Я., Змитренко Н.В., Кучугов П.А., Розанов В.Б., Степанов Р.В., Яхин Р.А.

Received: July 18, 2016

DOI: 10.7868/S0044451017020183

PDF (765.7K)

Мишени лазерного термоядерного синтеза прямого облучения в настоящее время рассматриваются как перспективная альтернатива мишеням непрямого сжатия на уровне энергии лазера порядка 2 МДж. В этом подходе на первый план выступают вопросы симметрии сжатия и зажигания термоядерного топлива. Представлены результаты теоретических исследований сжатия и термоядерного горения сферических мишеней прямого облучения в условиях пространственной неоднородности нагрева, обусловленной сдвигом мишени из центра наведения пучков и возможным дисбалансом энергии лазерного излучения в пучках. В основу исследования положены многочисленные расчеты на базе комплекса одномерных и двумерных программ: РАПИД, SEND (определение освещенности мишени и динамики процессов поглощения), ДИАНА, NUT (одномерная и многомерная гидродинамика сжатия и горения мишеней). Изучаемая мишень представляла собой двухслойную (аблятор из инертного материала CH и DT-лед) оболочку, заполненную DT-газом. Определен диапазон допустимых изменений параметров сжатия и горения мишени в зависимости от вариаций пространственной неоднородности ее нагрева многопучковой лазерной системой. Было показано, что низкомодовые (длинноволновые) возмущения приводят к ухудшению характеристик центральной области за счет менее эффективного преобразования кинетической энергии оболочки мишени во внутреннюю энергию центра. Также при существенной несимметрии облучения наблюдается локальное инициирование горения в нецентральных областях мишени. В этом случае, как правило, горение не распространяется на весь объем DT-топлива, что существенно снижает термоядерный выход по сравнению со случаем сферической симметрии и центрального зажигания.