원뿔의 시뮬레이션 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9454(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

중수소-삼중수소 핵반응에 의해 방출된 하전 입자의 저지력은 약하게 결합된 플라즈마 영역에서 광범위하게 연구되었습니다. 우리는 핵융합 플라즈마의 이온 에너지 손실 특성을 조사하기 위해 기존의 유효 전위 이론(EPT) 정지 프레임워크를 수정하여 실제적인 연관성을 갖도록 했습니다. 수정된 EPT 모델은 원래 EPT 프레임워크와 차수 계수 \(1 + {2 \mathord{\left/ {\vphantom {2 {(5}}} \right. \kern-0pt} {(5})만큼 다릅니다. }\ln \overline{\Xi }),\)(\(\ln \overline{\Xi }\)는 쿨롱 로그의 속도 의존 일반화입니다. 분자 역학 시뮬레이션은 수정된 정지 프레임워크와 잘 일치합니다. 이온 빠른 점화에서 관련 정지 형식의 역할을 연구하고 레이저 가속 알루미늄 빔 입사 하에서 원추형 껍질 구성을 시뮬레이션합니다. 점화/연소 단계에서 수정된 모델의 성능은 원래 형태와 일치하며 기존 Li-Petrasso(LP) 및 Brown-Preston-Singleton(BPS) 이론 LP 이론은 점화/연소 조건 제공에서 가장 빠른 속도를 나타냅니다. \(\sim\) 9%의 불일치를 갖는 수정된 EPT 모델은 LP 이론과 가장 일치하는 반면, 원래 EPT(LP와 \(\sim\) 47%의 불일치) 및 BPS(LP와 \(\sim\) 48%의 불일치) 방법은 다음을 유지합니다. 각각 점화 시간을 가속화하는 세 번째 및 네 번째 기여입니다.

관성밀폐융합(ICF)에서와 같이 강하게 결합된 플라즈마에서는 복잡한 플라즈마 시스템에 대한 깊은 이해가 필요한 확산 또는 온도 완화 발생을 포함한 일부 프로세스가 있었습니다1. 더욱이, 혈장 성분의 스크리닝 또는 상관 효과가 존재합니다2,3. 이 경우, 지정된 발사체가 불활성 중화 배경이 있는 상태에서 이동하는 고전적인 단일 성분 플라즈마(OCP)가 고려됩니다. 그 에너지는 분자 역학(MD) 시뮬레이션을 사용하여 연구됩니다. 강력한 쿨롱 결합 효과가 OCP에 포함되어 있음에도 불구하고 전자 물리학과 고밀도 플라즈마의 여러 ​​종은 고려되지 않았습니다4,5,6,7.

최근 실험 연구에 따르면 뜨겁고 밀도가 높은 플라즈마 영역에서 전파되는 이온의 저지력은 Li-Petrasso(LP) 및 Brown-Preston-Singleton(BPS) 분석 저지력 형식8,9,10의 예측을 뒷받침합니다. 그러나 일반적으로 수용되는 이 두 가지 모델은 유전체 응답에 적합하지 않습니다. 그들은 약하게 결합된 플라즈마 체제 내에서 작동합니다. 강하게 결합된 플라즈마에서는 순순한 시간 의존 궤도 자유 밀도 함수 이론(TD-of-DFT)과 같은 양자 역학 기반 방법이 보다 정확한 하전 입자 정지 모델을 제공합니다. Dinget al. 중수소-삼중수소(DT) 생성 알파 입자를 가정하고 ab initio TD-of-DFT 이론을 사용하면 고성능에 사용되는 기존 정지 프레임워크와 비교할 때 정지력이 최대 25%까지 낮아질 수 있음을 보여주었습니다. 에너지 밀도 플라즈마(HEDP)14. 또한, Groth, Dornheim 및 동료들은 광범위한 경로 적분 Monte Carlo 데이터를 고려하여 따뜻한 밀도 물질(WDM) 체제에서 전자 가스의 동적 밀도 반응에 대한 결과를 확인했습니다. 최근에는 순순한 양자 몬테 카를로(QMC) 기계 학습 표현을 개발함으로써 Moldabekov et al. 비이상적인 밀도 플라즈마에서 하전 입자 저지력을 조사하기 위해 고군분투 속도, 자유 전자 및 마찰 기능으로 인한 분극 유발 저지력에 중점을 두었습니다.

2014년에 Baalrud와 Daligault는 약하게 결합된 플라즈마 영역에서 강하게 결합된 플라즈마 영역으로 플라즈마 수송 이론을 확장하기 위해 유효 전위 이론(EPT)으로 알려진 새로운 이론을 제안했습니다. 그들은 Taylor의 Fokker-Planck(FP) 기반 충돌 연산자 확장을 통해 운송 계수에 대한 표현식을 도출했습니다. 그들의 모델은 목표 플라즈마에서 입사 하전 입자의 저지력을 계산하는 데 적용될 수 있습니다. 이 이론에서 입자 상호 작용은 평균 힘18,19의 잠재력을 통해 발생합니다. 또한, 반발 상호 작용에서 제외된 부피는 단단한 구체에 대한 Enskog의 운동 방정식의 수정된 버전을 구현하는 것으로 간주됩니다. 실험 및 MD 시뮬레이션을 통한 검증을 통해 EPT 모델은 결합 강도 Γ(즉, 쿨롱 에너지와 열 에너지의 비율)가 약 10-50인 액체와 같은 상관 매개변수를 제외하고 상당히 정확하다는 것을 보여주었습니다. , OCP18의 경우. 그들은 또한 EPT 기반 예측 대 FP 형태의 동역학 방정식이 운송 계수에 대한 유사한 예측으로 이어질 가능성이 높다는 결론을 내렸습니다.