گرمایش الکترون ها توسط امواج صوتی الکترومغناطیسی تولید شده در برهمکنش پالس لیزر و پلاسمای مغناطیده

در این پایان نامه به شبیه سازی عبور پالس لیزر از یک محیط پلاسمای همجوشی با استفاده از روش ذره در جعبه پرداخته و پراکندگی رامان تحریکی و گرمایش الکترون های محیط توسط این پراکندگی مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی بر محیط پلاسما، تولید امواج سوت کش الکترومغناطیسی و نقش آنها در گرمایش الکترون های محیط در جهت عمود بر میدان مغناطیسی خارجی را مشاهده نمودیم. قبل از این که به طور عمیق وارد بحث برهم کنش لیزر پلاسما شویم، نیازمندیم که بندانیم میرایی لانداو چیست. میرایی لانداو که به آن میرایی بدون برخورد نیز گفته می شود از تبادل انرژی میان امواج و ذرات پلاسما نتیجه می گردد. در این پایان نامه در مشاهده میرایی لانداو، اختلالی کوچک به منظور مشاهده نمودن میرایی انرژی الکترواستاتیکی اعمال کردیم. در بحث لیزر همجوشی، کنترل رشد ناپایداری ها ویژگی لازم در رسیدن به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به طرح همجوشی می باشد. پراکندگی رامان تحریکی تنها یکی از این ناپایداری هاست که می تواند با تولید الکترون های پرانرژی، نقشی اساسی در پیش گرمایش قلب راکتور همجوشی داشته باشد. در پراکندگی رامان تحریکی پس رو، که در زمان ها و مکان های اولیه ورود پالس لیزر به محیط پلاسما انجام می-گیرد، اموج پلاسمای الکترونی تولید شده با سرعت فاز پایین، با گیراندازی الکترون های محیط سبب انتقال انرژی به این ذرات می گردند. این الکترون ها با گیرافتادن در دامنه امواج پلاسمای الکترونی تولید شده در پراکندگی رامان پیش رو، به دلیل سرعت فاز بالای این امواج، تا انرژی های بالاتر گرمادهی می شوند. این گرمایش دو مرحله ای در نواحی از محیط پلاسمای همجوشی که هر دو نوع پرکندگی در حال وقوعند از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. این شبیه سازی عددی نشان می دهد که در برهم کنش پالس لیزر در حال انتشار در جهت میدان مغناطیسی خارجی، در کنار امواج هیبریدی بالا، پالس لیزر می تواند طیف گسترده ای از امواج سوت کش با فرکانس زیر فرکانس سیکلوترونی الکترونی را تهییج نماید. مکانیزم گرمایش الکترون ها توسط طیفی گسترده از امواج به شدت تحت تاثیر رابطه پاشاندگی نوسانات پلاسمای نسبیتی می باشد. در این حالت هنگامی که طیف سرعت فاز امواج سوت کش به اندازه کافی گسترده باشد، می توان در توصیف گرمایش الکترون ها از چارچوب تئوری شبه خطی استفاده نمود. در این شبیه سازی گرمایش الکترون ها در جهت عمود بر انتشار پالس لیزر قابل مشاهده می باشد. کد الکترومغناطیسی نسبیتی دو بعدی xoopic در برهم کنش پلاسما مورد استفاده قرار گرفت. قسمت شی گرا کد، به منظور ساده سازی در گسترش و ایجاد فیزیک جدید در کد اصلی پیاده سازی شده است. این کد شامل هندسه های دکارتی و استوانه ای می باشد. این کد همچنین می تواند شبیه سازی های الکترواستاتیکی و الکترومغناطیسی را شامل گردد.