磁化过密等离子体中由塌缩驻哨声波触发的热核聚变
等离子体物理
2020-02-05 v1 高能天体物理现象
摘要
本文通过二维和一维粒子网格(Particle-in-Cell)模拟，对由驻哨声波引发的热核聚变等离子体进行了数值研究。当驻哨声波因离子等离子体波波破而塌缩时，电磁波的能量直接转化为离子动能。我们发现，即使在多离子种类靶(如氘-氚(DT)冰和固态氨硼烷(HBN))的多维模拟中，驻哨声波对离子的加热依然有效。向离子的能量转换效率高达注入激光能量的15%，其显著依赖于靶厚度和激光脉冲持续时间。若选取合适的激光-等离子体条件，离子温度可达数十keV或更高。该方法产生的DT聚变等离子体有望作为高效中子源。我们的数值模拟表明，中子产生效率超过每球面度10 n/J，超越了当前最先进激光实验的成果。驻哨声波加热将拓展磁约束激光聚变替代点火设计以及更难实现的聚变反应(包括无中子质子-硼反应)的实验可能性。
引用
@article{arxiv.2001.02599,
title = {Thermonuclear Fusion Triggered by Collapsing Standing Whistler Waves in Magnetized Overdense Plasmas},
author = {Takayoshi Sano and Shinsuke Fujioka and Yoshitaka Mori and Kunioki Mima and Yasuhiko Sentoku},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.02599},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 11 figures, accepted for publication in PRE