大尺度高密度等离子体射流的迎头碰撞：一种第一性原理动理学模拟方法
等离子体物理
2023-08-02 v1
摘要
在双锥点火（DCI）惯性约束聚变方案中，高密度等离子体射流的迎头碰撞是相较于其他方案最为显著的特征之一。然而，传统流体力学模拟方法的适用性受到限制。为克服此类局限，我们提出了一种针对大尺度高密度等离子体的新模拟方法。该方法利用现代粒子网格模拟技术与二元蒙特卡洛碰撞，同时包含长程集体电磁场与短程粒子-粒子相互作用。特别地，该方法消除了通常在完全动理学描述中出现的模拟网格尺寸与时间步长的限制。此外，碰撞耦合与状态依赖系数在该方法中亦被移除。通过与小尺度完全动理学模拟及大尺度纯流体力学模拟比对，验证了新模拟方法的正确性与鲁棒性。遵循DCI方案的概念设计，利用该新方法研究了初始密度100 g/cc、初始热温度70 eV、对向传播速度300 km/s的两束等离子体射流的碰撞过程。获得了密度增量、等离子体温度升高、停滞点约束时间以及碰撞动能向热能的转换效率等定量值。这些数值在合理范围内与近期实验测量相符。
引用
@article{arxiv.2303.03011,
title = {Head-on collision of large-scale high density plasmas jets: a first-principle kinetic simulation approach},
author = {D. Wu and J. Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03011},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 8 figures