利用 alpha 粒子沉积诱导的激波前沿实现热核爆轰
等离子体物理
2024-12-18 v1 高能天体物理现象
摘要
热核燃烧期间的爆轰行为表明了一种稳健的热点燃烧状态，并广泛存在于超新星等天文现象中。在这项工作中，我们提出了一个包含激波前沿 alpha 粒子沉积的解析模型，该模型显著降低了爆轰阈值。对于等容点火，新的温度阈值为 13.4 keV，对于等压点火为 25.1 keV，两者在实验上均更易实现。当存在激波时，alpha 粒子沉积发生在高密度激波前沿而非冷燃料中，使燃烧波加速了约 20%。为了进一步验证这些发现，我们使用具有不同快电子能量的有限等容热点进行了一系列 3D 辐射流体力学模拟。结果表明，在沉积的快电子能量约为 8.5 kJ 时，爆轰波导致燃耗分数上升。这项工作可为通过快点火方案（如双锥点火方案）实现聚变能提供参考。这项工作也展示了利用激光驱动快点火研究天体物理学中爆轰的可能性。
引用
@article{arxiv.2412.12181,
title = {Accessing thermonuclear detonation with the shock front induced by the alpha particle deposition},
author = {Bohan Shen and Junjue Liao and Renjie He and Zekun Xu and Fuyuan Wu and Jie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.12181},
year = {2024}
}
备注
Submitted to Nuclear Fusion