核聚變研究的主要目標(biāo)是理解如何最大限度地獲得的核聚變能量；也就是說(shuō)，以最小的輸入能量產(chǎn)生最大的輸出能量。一項(xiàng)很有前景的技術(shù)是沖擊點(diǎn)火，這是一種用于直接驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變的技術(shù)，有可能以極低的輸入能量達(dá)到點(diǎn)火。
與傳統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)一樣，沖擊點(diǎn)火從一個(gè)激光脈沖開(kāi)始，它引發(fā)的沖擊波在目標(biāo)的核心匯聚并向外反射。但沖擊點(diǎn)火與其他方法不同，因?yàn)樗幸粋€(gè)由后期激光脈沖觸發(fā)的最終沖擊波。當(dāng)這些波碰撞時(shí)，它們?cè)趬毫兔芏确矫娈a(chǎn)生一個(gè)巨大的峰值，如果時(shí)機(jī)正確，可以引發(fā)聚變反應(yīng)。
Barlow等人使用來(lái)自國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施的數(shù)據(jù)來(lái)模擬沖擊點(diǎn)火過(guò)程，重點(diǎn)關(guān)注熱電子的作用。這些高能粒子可能會(huì)驅(qū)動(dòng)更強(qiáng)大的沖擊波，但如果沒(méi)有得到適當(dāng)?shù)睦没蛞瞥?，也可?huì)能破壞這一過(guò)程。
科研人員的模擬顯示，熱電子往往比初始沖擊波更快地滲入核心，提高溫度并增加熵，從而降低了反應(yīng)效率。此外，熱電子無(wú)法在模擬的內(nèi)爆中驅(qū)動(dòng)更強(qiáng)大的沖擊波，因?yàn)樗鼈儗⒛芰績(jī)?chǔ)存在過(guò)大的區(qū)域上。
該小組強(qiáng)調(diào)，有許多方法可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或設(shè)施設(shè)計(jì)來(lái)減少或消除熱電子的負(fù)面影響。沖擊點(diǎn)火研究旨在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并將沖擊點(diǎn)火確立為達(dá)到高聚變?cè)鲆娴目尚泄ぞ摺?/p>
“沖擊點(diǎn)火仍然為我們提供了拓寬設(shè)計(jì)空間的機(jī)會(huì)，”作者Duncan Barlow說(shuō)。
原文信息
標(biāo)題：Role of hot electrons in shock ignition constrained by experiment at the National Ignition Facility
期刊號(hào)：Physics of Plasmas 29, 082704 (2022)
作者：D. Barlow, T. Goffrey, K. Bennett, R. H. H. Scott, K. Glize, W. Theobald, K. Anderson, A. A. Solodov, M. J. Rosenberg, M. Hohenberger, N. C. Woolsey, P. Bradford, M. Khan, and T. D. Arber
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https://doi.org/10.1063/5.0097080
期刊介紹
Physics of Plasmas (PoP)致力于出版實(shí)驗(yàn)、計(jì)算和理論等離子體物理學(xué)所有領(lǐng)域的原創(chuàng)研究。PoP出版全面深入的綜述和涵蓋重要研究領(lǐng)域的前瞻性文章。PoP還出版特刊，收錄了美國(guó)物理學(xué)會(huì)等離子體物理學(xué)分會(huì)年會(huì)的特邀論文、教程和綜述，以及突出等離子體物理學(xué)新的前沿發(fā)展的專題等。
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