s. a. ghasemi
-
در این مقاله، دو باریکه پر شدت نسبیتی تحت شرایط مختلف بر پلاسمای کم چگال اعمال شده و تاثیر فاصله دو باریکه از هم و نیز زاویه این دو باریکه نسبت به یک دیگر بر شتاب دهی الکترون ها بررسی شد. شبیه سازی ها نشان داد، زمانی که فاصله دو باریکه صفر است و زاویه نسبی بین آن ها وجود ندارد، گویی بعد از گذشت مدت زمان کافی یک باریکه پر شدت و قدرتمند، کل پلاسما را طی می کند و باعث افزایش طول شتاب دهی الکترون ها و افزایش انرژی جنبشی آن ها می شود. از آن جا که در حالت بهترین برهم نهی سازنده بین پالس ها ایجاد می شود، به صورت طبیعی، الکترون های داغ بیش ترین دما و بیش ترین انرژی قطع را خواهند داشت. از طرفی دیگر، با افزایش فاصله پالس ها، برهم نهی سازنده کاهش یافته (دامنه کل میدان های لیزر کاهش می یابد) و به تبع آن، دمای الکترون های داغ پایین می آید. نتایج نشان می دهد در شرایط و ، آهنگ فرسایش پالس و افزایش انرژی جنبشی الکترون ها بیش تر از زوایای غیر صفر است که می تواند به دلیل برانگیزش امواج قوی تر پلاسمایی باشد.کلید واژگان: شتاب الکترون، برهم کنش لیزر- پلاسما، انرژی جنبشی الکترونThis paper applied two intense relativistic beams to low-density plasma under different conditions. The effect of the distance and the angle between these two beams on the acceleration of electrons were investigated. The simulations showed that when the distance between two beams is zero, and there is no relative angle between them, after some adequate amount of time, it seems that a powerful beam travels through the entire plasma, increasing the acceleration length of the electrons and their kinetic energy. The best overlap occurs between the pulses at and , naturally, the hot electrons will have the highest temperature and the highest cut-off energy. On the other hand, as the pulse distance increases, the useful overlap decreases (the total amplitude of the laser fields decreases). Consequently, the temperature of the hot electrons will reduce. The results showed that the conditions and the rate of pulse erosion, and the increase in the kinetic energy of the electrons are slightly greater than the non-zero angles, which can be due to the excitation of the stronger plasma waves.Keywords: Electron acceleration, Laser-plasma Interaction, electron kinetic energy
-
در برهم کنش لیزرهای فوق پرتوان با پلاسما، پدیده های الکترودینامیک کوانتومی از قبیل تابش فوتون های پر انرژی توسط الکترون ها، به دام اندازی واکنش تابش و یا خلق پاد ذرات می تواند سازوکار برهم کنش را تحت تاثیر قرار دهد. در این مقاله سازوکار برهم کنش لیزر با قطبش های خطی و دایروی با شدت بزرگ تر از 2W/cm 1023 با پلاسمای کم چگال در حضور نیروی واکنش تابش با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که پدیده به دام اندازی واکنش تابش برای لیزر با قطبش دایروی قوی تر از قطبش خطی است. در برهم کنش لیزر با قطبش دایروی، چگالی الکترون های به دام افتاده بزرگ تر از قطبش خطی است. هم چنین چگالی فوتون های گسیل شده توسط الکترون ها برای قطبش دایروی بزرگ تر از قطبش خطی است. برای هر دو قطبش لیزر، در زمان های بعدتر برهم کنش، لحاظ نمودن گسیل فوتون و نیروی واکنش تابش، منجر به کاهش قابل توجه انرژی قطع الکترون ها می شود. انرژی قطع فوتون های گسیل شده برای قطبش دایروی بزرگ تر از قطبش خطی است.کلید واژگان: قطبش لیزر، برهم کنش لیزر- پلاسما، واکنش تابشIn ultra-high power laser interaction with plasma, quantum electrodynamics phenomena such as high energy photon emission by electrons, radiation reaction trapping, and anti-particle creation can affect the interaction mechanism. In the present work, the interaction mechanism of the circular and linear laser with an intensity higher than 1023 W/cm2 with rarified plasma in the presence of the radiation reaction force has been investigated using particle in cell simulation. The results indicate that radiation reaction trapping for circular polarization is more effective than the linear one. Also, photons emitted by electrons have a higher density for circular polarization. For both polarizations, at later times of the interaction, considering photon emission and radiation reaction effects lead to the significant decrement of the cut-off energy of electrons. The cut-off energy of the emitted photons for circular polarization is higher than that of linear polarization.Keywords: Laser Polarization, Laser-plasma Interaction, Radiation Reaction
-
در این مطالعه، تاثیر نیروی های واکنش تابش در مدل های کلاسیکی و کوانتومی بر رفتار پلاسما و میدان های الکترومغناطیسی در برهم کنش لیزرهای فوق پرتوان (2W/cm 1023-1022~I) با پلاسماهای نزدیک بحرانی (حدود چند دهم تا چند برابر چگالی بحرانی) با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول در یک بعد مکانی در فرمول بندی های کلاسیکی و کوانتومی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند نیروی واکنش تابش تاثیر قابل ملاحظه ای بر اختلالات پلاسمایی القا شده و تحولات آن ها و هم چنین تحولات خودسازگار لیزر دارد. به طور کلی، در شدت های فوق نسبیتی بالاتر (حدود 2W/cm 1023)، وارد کردن اثرات واکنش تابش باعث افزایش تزریق انرژی پالس به پلاسما می شود. این انرژی تزریق شده یا صرف افزایش انرژی مکانیکی اختلال پلاسما (افزایش جذب موثر) شده یا به صورت تابش فوتون های فرابنفش به بیرون هدر می رود. در شدت های پایین تر (حدود 2W/cm 1022)، پدیده واکنش تابش بیش تر همانند یک نیروی اتلافی و اصطکاکی نقش ایفا کرده و میزان جذب موثر و دامنه موج پلاسمایی را کاهش می دهد. اگرچه اثر اصطکاکی نیروی واکنش تابش ملموس و قابل انتظار است، اثر مشاهده شده در افزایش جذب در شدت های بالاتر، یک پدیده غیرخطی پیچیده و غیرعادی است. علاوه براین، وجود نیروی واکنش تابش باعث ایجاد بعضی تغییرات الگویی در موج پلاسمایی و اشباع شدگی در جذب انرژی لیزر می شود. در این پژوهش، ضمن گزارش این پدیده ها و هم چنین مقایسه هایی بین نتایج فرمول بندی های کلاسیکی و کوانتومی، توضیحاتی در مورد آن ها ارایه شده است.
کلید واژگان: برهم کنش لیزر و پلاسما، نیروی واکنش تابش کلاسیکی، نیروی واکنش تابش کوانتومیIn the present study, by using one dimensional PIC simulation, we investigate the radiation reaction (RR) effects on the plasma behaviors and self-consistent laser evolutions during the interaction of ultra-high intensity lasers (I~1022-1023 W/cm2) with near critical plasmas (one tenth to few times of the critical density). The results show that RR force has significant effects on the induced plasma disturbance and self-consistent laser evolutions. Generally, at higher intensities (~1023 W/cm2), introducing the RR effects leads to enhanced delivered electromagnetic energy to the plasma. This energy is either used to increase the mechanical energy of the plasma disturbance (increasing the effective absorption) or compensation of the radiation energy loss by ultra-violate photon emissions. At lower intensities (~1022 W/cm2), RR phenomenon mostly acts as a damping friction force, and reduces the effective absorption and the plasma wave amplitude. Though the friction effect of the RR force is conceptually well known, the observed enhanced absorption at higher intensities is a complex and anomalous nonlinear phenomenon. In addition, the presence of RR force introduces structural differences in the plasma disturbance and whence the absorption saturation. Here, along with reporting these phenomena as well as comparisons between the classical and quantum frameworks, their possible descriptions have been presented.
Keywords: Laser Plasma Interaction, Classical radiation reaction, Quantum radiation reaction -
در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجی T (0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترون های نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع- شوکی و با استفاده از ابزار شبیه سازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیه سازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه- دودمایی برای الکترون های نسبیتی با محدوده ی انرژیجنبشیاولیه ی لحاظ شده است. نتایج شبیه سازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان می دهند که دینامیک الکترون های نسبیتی تحت تاثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آن ها به درون سوخت می شود.مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول موج لیزر افروزنده mm35/0= ifλو شدت لیزر2-W.cm 1021=I حاصل می شود، به طوری که می توان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد می کند. در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجی T (0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترون های نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع- شوکی و با استفاده از ابزار شبیه سازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیه سازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه- دودمایی برای الکترون های نسبیتی با محدوده ی انرژیجنبشیاولیه ی لحاظ شده است. نتایج شبیه سازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان می دهند که دینامیک الکترون های نسبیتی تحت تاثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آن ها به درون سوخت می شود.مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول موج لیزر افروزندهmm35/0= ifλو شدت لیزر2-W.cm 1021=Iحاصل می شود، به طوری که می توان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد می کند.
کلید واژگان: ابزار شبیه سازی Geant4، افروزش سریع - شوکی، میدان مغناطیسی خارجی، توزیع انرژی نمایی، توزیع انرژی شبه-دودماییIn the present work, the effect of the external magnetic field of = ( T 0 -1000 Bext ) on the energy deposition of the relativistic electrons into high density fuel of 3 ρc ( ) 200 1000 g.cm in fast-shock ignition concept has been investigated by using the Geant4 simulation toolkit. In our simulation model, two types of the energy distribution function including exponential energy distribution and quasi-two temperature energy distribution function, for relativistic electrons with an initial kinetic energy of 0 E ( ) 1.5 6.5 MeV were considered. The results of simulations in the presence of an external magnetic field show that the dynamics of the relativistic electrons are strongly affected by the external magnetic field which results in the optimum energy transfer into the fuel. The comparison of the results indicates that the optimal energy deposition is obtained for the density of 3 ρc 300 g.cm in the presence of a magnetic field of about Bext 600 T with an ignitor laser wavelength of λif 0.35 m and laser intensity of 21 2 I 10 W.cm . It can therefore be concluded that by increasing the external magnetic field of 600 T ext B , the energy deposition rate increases slowly. Keywords: Geant4 simulation toolkit, Fast-shock ignition, External magnetic field, Exponential energy distribution, Quasi-two temperature energy distribution.
Keywords: Geant4 simulation toolkit, Fast-shock ignition, External magnetic field, Exponential energy distribution, Quasi-two temperature energy distribution -
در این پژوهش، تاثیر انرژی اولیه الکترون با گستره 1 تا MeV 10، تابع توزیع آن و دمای پیش پلاسمای زمینه keV 10-5/0 Te = بر ترابرد بهینه درون سوخت پیش فشرده با چگالی 3-g.cm 828-292 = ρcدر مدل افروزش سریع- شوکی به صورت نیمه تحلیلی مطالعه شده است. نتایج نشان داد برای keV 5 ≤ Te، لگاریتم کولنی برخورد ذرات باردار به دما وابستگی ضعیفی دارد و به نظر می رسد توان توقف پلاسما تقریبا مستقل از دمای زمینه است. بنابراین دمای پیش پلاسما عامل تاثیرگذاری بر افزایش نفوذ الکترون ها به درون سوخت نیست و با افزایش انرژی الکترون ها و کاهش چگالی، نفوذ الکترون به درون سوخت افزایش می یابد؛ به طوری که شرایط مناسب را می توان در محدوده انرژی از مرتبه MeV 5/4 و چگالی 3-g.cm 300 ≈ cρ در نظر گرفت. بررسی تاثیر طول موج افروزنده سریع و تابع توزیع الکترون ها بر بهبود انتقال انرژی نشان داد که تابع توزیع انرژی تقریبا مستقل از دمای زمینه است و با در نظر گرفتن طیف دو دمایی برای الکترون ها و طول موج افروزنده سریع از مرتبه µm 35/0 ≈ λif، نهشت انرژی الکترون ها با آهنگ یکنواخت تری درون پلاسما انجام می شود. نتایج نیمه تحلیلی با شبیه سازی مونت کارلو مورد راستی آزمایی قرار گرفته و سازگاری خوبی را با آن نشان می دهد
کلید واژگان: تابع توزیع انرژی، دمای پیش پلاسما، ترابرد الکترون، افروزش سریع- شوکیIn this paper, the effect of the initial electron energy with E0=1-10 MeV, its distribution function and pre-plasma background temperature T=0.5-10 keV on the optimum transport into the dense fuel with the density ρc=292-828 g.cm-3 have been investigated analytically for fast-shock ignition concept. The analytical results showed that for Te ≥ 5 keV, the Coulomb logarithm of the charged particle is weakly dependent on the pre-plasma temperature, and it seems that the plasma stopping power is approximately independent of background temperature. Therefore, it could be concluded that pre-plasma temperature is not a key parameter for the electron penetration improvement, and the electron penetration can be optimized by a decrement of fuel density and increment of electron incident energy; in a way that the optimal condition obtained about E0≈4.5 MeV for electron incident energy and ρc=300 g.cm-3 for pre-plasma density. Furthermore, investigating the impact of the fast ignitor wavelength and electron energy distribution function showed that the electron distribution function is almost independent of the background temperature and by considering quasi two-temperature distribution function for electron and fast ignitor wavelength λif ≈ 0.35 µm, the optimized penetration may be obtained. The analytical results showed an acceptable agreement with those of Monte Carlo simulations.
Keywords: Energy distribution function, Pre-Plasma temperature, Electron transport, Fast-shock ignition -
در این مقاله، مشخصه های مهم مانند میانگین دما، چگالی عددی و بسامد نوسانات الکترون های پلاسما با استفاده از دستگاه تشخیصی پروب لانگمیر دوگانه اندازگیری شده است. در آزمایشات، پلاسمای مورد مطالعه از طریق تخلیه تابان الکتریکی در گازهای معمول مختلف تشکیل شده است. نتایج تجربی نشان می دهند که گاز آرگون بیشترین چگالی الکترونی و بسامد نوسانات را دارا می باشد و بیشترین میانگین دمایی الکترون ها مربوط به پلاسمای هیدروژنی است. نتایج تجربی با استفاده از کد شبیه سازی کامسول راستی آزمایی شده و سازگاری منطقی را نشان می دهند. نتایج این تحقیق می تواند برای مقایسه درجه یونش با پارامترهای اندازه گیری شده پلاسما مفید باشد.کلید واژگان: پروب لانگمیر دوگانه، تخلیه تابان، شبیه ساز کامسولIn this paper, plasma main characteristics such as electron mean temperature, electron number density, and oscillation frequency have been measured experimentally using the double Langmuir probe diagnostic system. In our experiment, the plasma was generated by applying the low pressure dc glow discharge in several common gases. The experimental results indicated the highest plasma density and oscillation frequency for the plasma originating from Argon and the highest mean value of temperature for Hydrogen plasma. The experimental results were then confirmed by COMSOL simulator, showing reasonable consistency with the simulations. The data were then used to compare the degree of ionization with the measured plasma parameters.Keywords: double Langmuir probe, glow discharge, COMSOL simulator
-
در این مقاله نقش محرک سریع برای روش افروزش سریع- شوکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل نیمه تحلیلی ارائه شده برای افروزش سریع- شوکی نشان می دهد که بهره هدف تابعی از طول موج لیزر افروزنده سریع است. برای محرک سریع با انرژی در حد انرژی بهینه و طول موج لیزر افروزنده کوتاهتر از 53/0 میکرون، مزیت روش افروزش سریع- شوکی برای سوخت فشرده شده با جرم در حد 2 میلی گرم به صورت کاهش انرژی کل افروزش سوخت و افزایش بهره هدف، با نمایه مزیت دست کم 2/1 حاصل می شود. با کوتاه شدن طول موج محرک افروزنده سریع، حداکثر انرژی افروزش سریع به سمت میل می کند و برای طول موج لیزر کمتر از 25/0میکرون مزیت بیشتری بدست نمی آید.
کلید واژگان: افروزش سریع، شوکی، افروزش شوکی، گداخت محصورسازی اینرسیThis paper deals with the role of fast ignitor in fast-shock ignition (FSI) concept. The semi-analytical model indicates that the FSI target gain is a function of fast ignitor laser wavelength. If the energy of fast ignitor driver is and the laser wavelength is less than 0. 53 micron، then with a fuel mass about 2 mg the FSI has a considerable advantage over pure shock ignition and the figure of merit is better than 1. 2. When the wavelength of fast ignitor becomes shorter، the approaches، and for wavelengths shorter than 0. 25 micron no additional is advantage is obtained.
Keywords: fast ignition, shock ignition, fast, inertial confinement fusion -
در این مقاله رهیافت نوینی برای همجوشی محصور سازی اینرسی به نام افروزش سریع- شوکی معرفی شده است. مدل ارائه شده نشان می دهد که تحت شرایط مناسب، جدا کردن افروزش سوخت متراکم شده به دو مرحله می تواند منجر به کاهش انرژی کل برای افروزش سوخت و افزایش بهره انرژی شود. در این روش پس از مرحله ایستایی سوخت، در دو مرحله، و با اعمال تپ کوتاه پر توان لیزر به روش افروزش سریع و موج ضربه به روش افروزش شوکی و با تاخیر زمانی مناسب، و انرژی و توانی کمتر از آنچه که در هر روش به تنهایی به کار می رود، دمای لکه داغ موثر پدید آمده افزایش یافته و افروزش سوخت کامل می شود. مدل تحلیلی ارائه شده بر پایه نتایج محاسبات عددی برای آستانه آغاز همجوشی برای لکه داغ محصور شده با سوخت متراکم شده نشان می دهد که با اعمال روش ترکیبی افروزش سریع- شوکی و به ازای جرم اولیه ثابت سوخت، از انرژی کل لازم برای افروزش سوخت در مقایسه با انرژی افروزش شوکی کاسته می شود. در این حال بهره انرژی تا 15 درصد افزایش می یابد که مزیت مهمی محسوب می شود. با تنظیم مناسب محرک افروزنده شوکی و همزمان حفظ مزایای اشاره شده برای هدف با جرم سوخت بیش از 2 میلی گرم می توان از سهم محرک افروزنده سریع تا حدود 20 درصد نسبت به شرایط مشابه با ساز و کار صرفا افروزش سریع کاست. ویژگی اخیر از دیدگاه فناوری ساخت محرک های پر انرژی لیزر با پهنای تپ چند پیکوثانیه از اهمیت فراوانی برخوردار است. نمایه مزیت برای روش افروزش سریع- شوکی در مقایسه با روش افروزش شوکی می تواند بهتر از 1.3 باشد.
کلید واژگان: افروزش سریع، افروزش شوکی، افروزش سریع، شوکی، همجوشی محصورسازی اینرسی، مدل نا هم فشارA new concept for inertial confinement fusion called fast-shock ignition (FSI) is introduced as a credible scheme in order to obtain high target gain. In the proposed model، the separation of fuel ignition into two successive steps، under the suitable conditions، reduces required ignitor energy for the fuel ignition. The main procedure in FSI concept is compressing the fuel up to stagnation. Then، two high intensity short pulse laser spikes with energy and power lower than those required for shock ignition (SI) and fast ignition (FI) with a proper delay time are launched at the fuel which increases the central hot-spot temperature and completes the ignition of the precompressed fuel. The introduced semi-analytical model indicates that with fast-shock ignition، the total required energy for compressing and igniting the fuel can be slightly reduced in comparison to pure shock ignition. Furthermore، for fuel mass greater than، the target energy gain increases up to 15 percent and the contribution of fast ignitor under the proper conditions could be decreased about 20 percent compared with pure fast ignition. The FSI scheme is beneficial from technological considerations for the construction of short pulse high power laser drivers. The general advantages of fast-shock ignition over pure shock ignition in terms of figure of merit can be more than 1. 3.Keywords: fast ignition, shock ignition, fast, shock ignition, inertial confinement fusion, non, isobaric model
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.