مطالعه ی اتلاف انرژی ذرات باردار در محیط پلاسمای همجوشی محصورسازی اینرسی

یکی از راههای تولید انرژی هسته ای، همجوشی هسته های سبک است. ایزوتوپ های هیدروژن (دوتریوم و تریتیوم) به علت دارا بودن آهنگ واکنش همجوشی بالا، در این مورد سوخت اصلی محسوب می شوند. بهینه سازی سوخت های مورد استفاده در سیستم های همجوشی، یکی از پارامترهای مورد توجه در تحقیقات است. در سیستم های همجوشی بخشی از مقدار q واکنش به شکل انرژی جنبشی ذرات باردار و نوترون های خنثی باقی می ماند، که بررسی تبادل انرژی ذرات باردار، به خصوص برای واکنش هایی که کسر بزرگتری از مقدار گرمای واکنش، به صورت انرژی جنبشی باقی مانده، مورد توجه است. در این تحقیق مدلی برای بهبود انتقال انرژی ذرات باردار به پلاسمای سوخت، با محاسبه ی انتقال انرژی از یون ها و الکترون ها و اثر نوسان پلاسما در مرحله ای از فرآیند همجوشی، مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس این مدل بهبود یافته، در معادلات تعادلی انرژی به منظور شبیه سازی سوختن قرص، مورد استفاده قرار گرفته و بهره ی سیستم همجوشی در چنین شرایطی محاسبه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد در این مدل، قرص در دمای بالاتر و مدت زمان کوتاهتری می سوزد و بهره ی سیستم افزایش خواهد یافت. اثر فرآیندهای اتلافی رسانش حرارتی الکترون، اثر کامپتون معکوس و اثر معکوس تابش ترمزی نیز بر روی سیستم بررسی شده که نتایج محاسبات نشان می دهد، اضافه کردن پارامترهای اتلافی علاوه بر اینکه دمای اشتعال قرص را کاهش می دهد، بهره ی سیستم را نیز به مقدار جزئی کاهش خواهد داد. میزان تریتیوم اولیه در قرص سوخت نیز در به دست آوردن بهره ی بالاتر موثر است. بر اساس نتایج به دست آمده، هرچه میزان تریتیوم اولیه بیشتر باشد، زمان سوخت کوتاهتر و بهره ی سیستم بیشتر خواهد بود. اما افزایش غلظت تریتیوم اولیه، زایش داخلی تریتیوم در قرص را که از موارد مورد توجه است، کاهش خواهد داد.