直接驅(qū)動(dòng)球內(nèi)爆點(diǎn)火的數(shù)值模擬

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1、!第!"卷!第"期強(qiáng)激光與粒子束#$%&!"!’$&"!!())*年"月+,-+./012345124’6.427,831914:54;<&!())*!文章編號(hào)!!!))!=>?(("())*#)"=!(@A=)B直接驅(qū)動(dòng)球內(nèi)爆點(diǎn)火的數(shù)值模擬"郁曉瑾!!!葉文華(!!吳俊峰("!!中國(guó)工程物理研究院研究生部!北京!)))""$!(!北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所!北京!)))""#(!溫度!)EF#的點(diǎn)火熱斑&減速!!摘!要!!實(shí)現(xiàn)中心點(diǎn)火的基本條件是在內(nèi)爆中心形成面密度)&?<%CD階段流體不穩(wěn)定性的增長(zhǎng)!會(huì)破壞對(duì)稱壓縮!減小熱斑體積!直接破壞點(diǎn)火熱斑的形成!對(duì)點(diǎn)火構(gòu)成威脅&在原有34216=

2、5程序的基礎(chǔ)上!加入熱核反應(yīng)和!粒子加熱過程程序模塊!對(duì)直接驅(qū)動(dòng),8G球內(nèi)爆過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究!!維模擬結(jié)果與’,G直接驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火靶的設(shè)計(jì)基本相符!顯示!粒子加熱對(duì)邊緣點(diǎn)火起重要作用$(維模擬表明減速階段流體不穩(wěn)定性對(duì)點(diǎn)火有重要影響&!!關(guān)鍵詞!!中心點(diǎn)火$!!粒子加熱$!流體不穩(wěn)定性$!靶能量增益!!中圖分類號(hào)!!/?*!&B$/(>(&!!!!!文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼!!4!!目前!美國(guó)和法國(guó)正在分別建造的慣性約束聚變",8G#激光點(diǎn)火裝置’,G和3:H!采用中心點(diǎn)火方式!分直接和間接兩種驅(qū)動(dòng)&實(shí)現(xiàn)中心點(diǎn)火的基本條件是在內(nèi)爆中心形成面密度"#)&?<%CD(!溫度!)EF#的點(diǎn)!!火熱斑!并將熱斑外的

3、冷氘氚"67#主燃料壓縮到高密度&因?yàn)榧す恻c(diǎn)火裝置的造價(jià)很高!所以降低點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)能量"造價(jià)#成為,8G點(diǎn)火研究的關(guān)鍵&為了實(shí)現(xiàn)67燃料的高壓縮!需要采用高收縮比和高形狀因子靶丸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)!實(shí)行整形預(yù)脈沖的接近等熵的壓縮!高收縮比’高形狀因子和整形預(yù)脈沖驅(qū)動(dòng)!都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)爆中流體不穩(wěn)定性的較大發(fā)展&首先是燒蝕2IJ%FK

4、運(yùn)動(dòng)的冷67尖頂!顯著增大熱傳導(dǎo)降溫作用!導(dǎo)致中心熱斑體積變小!減少熱斑值!如果熱斑小于)&?<%CD("與一個(gè)!粒子自由程相當(dāng)#!就可能導(dǎo)致點(diǎn)火失敗&當(dāng)!!!!熱斑的值明顯大于)&?<%CD(時(shí)!!粒子能量沉積可近似看作當(dāng)?shù)丶磿r(shí)沉積$若值接近)&?<%CD(附!!!!(!)近!研究點(diǎn)火就必須考慮!粒子能量傳輸過程&(()!!本文在原有34216=5程序的基礎(chǔ)上!加入熱核反應(yīng)和!粒子加熱過程模塊!研究直接驅(qū)動(dòng),8G內(nèi)爆點(diǎn)火過程以及減速階段流體不穩(wěn)定性對(duì)內(nèi)爆點(diǎn)火的影響&選取直接驅(qū)動(dòng)純67點(diǎn)火靶和整形脈沖!首先進(jìn)行!維模擬至減速階段開始前時(shí)刻!然后記下!維流場(chǎng)分布!在內(nèi)界面加上初始擾動(dòng)!進(jìn)行減速階

5、段(維模擬研究&"!物理方程組!!考慮到計(jì)算量!程序中采用單溫近似!軔致能耗項(xiàng)作為源項(xiàng)加在單溫方程的右端!!粒子采用單群擴(kuò)散模型!考慮激光的逆軔致吸收!使用理想氣體狀態(tài)方程&如下給出(維球幾何中數(shù)值模擬的物理方程組*"&"!質(zhì)量"動(dòng)量和能量方程#可壓$無粘單溫流體模型%#!#$!#"%(#$!#"#"!#(!&!’NKO"#"%#%%NKO"#"(#"!&##$!#"%((#$!#"#$#()!’"(#(!&!&’NKO"#"%#%%NKO"#"#%%#"!’##$!#"%(#$!#"(NKO"#$!#($!&’"?#(!&’!’#"%#%%NKO"#"%#"%#"!###$!#"%(#$!#

6、"#$((!#"%(&#)!#"’NKO"#))(!#&!#’NKO"(#"%#%%NKO"#"%#%%NKO"#"!#"%(*%)+B%(#+)!#"!*")+B%(#+NKO"#$,2),3),!">#(%#%#%%NKO"#"%#""收稿日期!())*=)?=(A$!!修訂日期!())*=)*=(*基金項(xiàng)目!國(guó)家"*?計(jì)劃項(xiàng)目資助課題$國(guó)家自然科學(xué)基金資助課題"!)>AB)!!!!)((B!)B!!)!?B)!)#作者簡(jiǎn)介!郁曉瑾"!@"!+#!女!碩士!主要從事慣性約束聚變中流體不穩(wěn)定性研究$J;PKI$QKO())!"!*?&C$D&$’9E強(qiáng)激光與粒子束第$E卷式中!為密度"!#"

7、分別為##"方向的速度"$為壓強(qiáng)"#!%為比內(nèi)能#’為溫度#%為定容比熱容"(和(!&’&#"""分別為#和"方向的電子熱傳導(dǎo)系數(shù)"))’’$,%#*為平均離子電荷數(shù)#+#!$%&’($"*!’!+*++#為軔致能耗項(xiàng)*和+分別為單位質(zhì)量離子數(shù)和單位質(zhì)量電子數(shù)")為激光源項(xiàng)")&’$(為!能量沉積項(xiàng)#$是經(jīng)典+-!!,!!+-+!+$&%!粒子和電子能量馳豫時(shí)間#-+!,,&’,,.’+(#是能量