核聚變研究的主要目標是理解如何最大限度地獲得的核聚變能量；也就是說，以最小的輸入能量產(chǎn)生最大的輸出能量。一項很有前景的技術(shù)是沖擊點火，這是一種用于直接驅(qū)動慣性約束聚變的技術(shù)，有可能以極低的輸入能量達到點火。
與傳統(tǒng)的直接驅(qū)動一樣，沖擊點火從一個激光脈沖開始，它引發(fā)的沖擊波在目標的核心匯聚并向外反射。但沖擊點火與其他方法不同，因為它有一個由后期激光脈沖觸發(fā)的最終沖擊波。當這些波碰撞時，它們在壓力和密度方面產(chǎn)生一個巨大的峰值，如果時機正確，可以引發(fā)聚變反應(yīng)。
Barlow等人使用來自國家點火設(shè)施的數(shù)據(jù)來模擬沖擊點火過程，重點關(guān)注熱電子的作用。這些高能粒子可能會驅(qū)動更強大的沖擊波，但如果沒有得到適當?shù)睦没蛞瞥?，也可會能破壞這一過程。
科研人員的模擬顯示，熱電子往往比初始沖擊波更快地滲入核心，提高溫度并增加熵，從而降低了反應(yīng)效率。此外，熱電子無法在模擬的內(nèi)爆中驅(qū)動更強大的沖擊波，因為它們將能量儲存在過大的區(qū)域上。
該小組強調(diào)，有許多方法可以通過實驗或設(shè)施設(shè)計來減少或消除熱電子的負面影響。沖擊點火研究旨在實現(xiàn)這一目標，并將沖擊點火確立為達到高聚變增益的可行工具。
“沖擊點火仍然為我們提供了拓寬設(shè)計空間的機會，”作者Duncan Barlow說。
原文信息
標題：Role of hot electrons in shock ignition constrained by experiment at the National Ignition Facility
期刊號：Physics of Plasmas 29, 082704 (2022)
作者：D. Barlow, T. Goffrey, K. Bennett, R. H. H. Scott, K. Glize, W. Theobald, K. Anderson, A. A. Solodov, M. J. Rosenberg, M. Hohenberger, N. C. Woolsey, P. Bradford, M. Khan, and T. D. Arber
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https://doi.org/10.1063/5.0097080
期刊介紹
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