Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad-Hassan Alamatsaz,Akbar Parvazian
محمدحسن علامتساز (استاد مشاور) اکبر پروازیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hadi Davari
هادی داوری دولت آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

The study of Magnetohydrodynamic (MHD) behavior of Plasma in Fast Ignition ICF pellets under external magnetic field
Fast ignition is a method in inertial confinement fusion(ICF). In this method, irradiation of the target is divided in two steps. The first step of irradiation is used to pre-compressing the target.We use a layer of Copper or Aluminum in a special manner in the target.In the second step of irradiation, relativistic electron beams will be generated because of interaction between high energy laser's beamsand the metal located in the D-T fuel target. These electrons penetrate in high dense fuel immediately. Then energy deposition of these electrons leads to heat of a small area in the target up to 10 keV and finally this process is leading to ignition. By using cylindrical pellets and applying an external magnetic field, we can focus plasma current in the center of pellet and on cylindrical axis. This process leads to reduce heat losses of collisions between plasma particles and pellet walls which finally led to increase gain energy of the target. This method is known as Magnetic Target Fusion (MTF). We have simulated magnetohydrodynamics behavior of the target byusing MHDFCT code for two cases.First case with applying external magnetic field in order of 5 Tesla and thesecond case without magnetic field. The aims of studying these cases is for understanding the influence of magnetic field in ICF pellets and see the behavior of density, temperature and pressure of plasma by using MHD equations. Finally in hot spot simulations, the relative difference for plasma density and temperature is 19 and 5 percent respectively in the center of hot spot. Key words Fast ignition – inertial confinement fusion – magnetohydrodynamic – magnetic target fusion
اشتعال سریع یکی از روش های هم جوشی در محصورسازی به روش لختی (ICF) است.در این روش مرحله پرتودهی ساچمه در دو مرحله انجام می گیرد. در مرحله اول پرتودهی به منظور پیش گرم کردن ساچمه مورد استفاده قرار می گیرد. در مرحله دوم پرتودهی، دراثر برهم کنش باریکه لیزر پر انرژی با لایه فلزی تعبیه شده در داخل ساچمه سوخت دوتریم-تریتیم، الکترون های نسبیتی باانرژی چندین مگاالکترون ولت(MeV)تولید می شوند.سپس الکترون ها به سرعت درون سوخت فوق چگال نفوذ می کنند و با جای گذاری انرژی خود در ناحیه کوچکی ازساچمه باعث گرم شدن آن تا دمای keV 10می شوندکه باعث اشتعال در ساچمه می گردد. اشتعال سریع در آزمایشگاه های لیزر در عمل نیز مورد آزمایش قرار گرفته است به عنوان مثال در HiPER، پرتودهی در مرحله اول با انرژی در حدود kJ70 به منظور پیش گرم و متراکم ساختن ساچمه و در مرحله دوم با انرژی در حدود kJ200 به منظور ایجاد جرقه اشتعال و در نهایت انجام هم‌جوشی مورد استفاده قرار گرفته است. از مزیت های این روش استفاده از لیزرهایی با پرتوهای کم انرژی تراست. به عنوان مثال در لیزرهای مورد استفاده درمرکزتحقیقات هم‌جوشی آمریکا(NIF) که از روش اشتعال مستقیم استفاده می‌شود به پرتوهایی با انرژی در حدودMJ 2 نیاز است. همچنین افزایش بهره هم جوشی از مزیت های دیگر روش اشتعال سریع می باشد. با استفاده از ساچمه های استوانه ای و اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی می توان جریان پلاسما را بیش تر در مرکز ساچمه و روی محور استوانه متمرکز کرد تا اتلاف گرمایی ناشی از برخورد ذرات پلاسما با دیواره های ساچمه به کم ترین مقدار خود برسد و در نهایت باعث افزایش بهره انرژی شود.این روش به عنوان هم جوشی در هدف های مغناطیده (MTF) شناخته می شود. ما دو حالت یکی میدان مغناطیسی با شدت 5 تسلا و دیگری بدون اعمال میدان مغناطیسی را در نظر گرفتیم و تفاوت این دو حالت را به وسیله کد FCT بررسی کردیم.هدف از بررسی این دوحالت نمایش تأثیر میدان مغناطیسی بر ساچمه های ICF و بررسی کمیت های ماکروسکوپی چگالی، دما و فشار پلاسما با استفاده از معادلات مگنتوهیدرودینامیکی(MHD) بوده است. در نهایت با شبیه سازی منطقه داغ، در حالت وجود میدان مغناطیسی به شدت 5 تسلایی که به عنوان نمونه ای عملی درنظر گرفته شد، افزایش نسبی دما و چگالی رابه ترتیب بیش از 5 و 19 درصد در مرکز منطقه داغ به دست آوردیم. کلمات کلیدی: هم جوشی به روش محصورسازی لختی (ICF) – اشتعال سریع- مگنتوهیدرودینامیک (MHD) – هم جوشی اهداف مغناطیسی (MTF)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی