مطالعه پارامترهای موثر بر ناپایداریهای الکترومغناطیسی در همجوشی لختی

ناپایداری ویبل از جمله ناپایداریهای الکترومغناطیسی پلاسما است که مانع نهشت انرژی باریکه الکترون در قرص سوخت و افزایش اتلاف انرژی در فرآیند همجوشی لختی می شود. در این تحقیق به منظور بهبود طراحی قرص سوخت و بهینه شرایط اشتعال، پارامترهای موثر بر رشد ناپایداری الکترومغناطیسی ویبل از جمله؛ ناهمسانگردی دمایی، گرادیان چگالی، پارامتر برخورد، پارامتر ایزوتروپیک و پارامتر نسبیتی در شرایط پلاسمای تبهگن مورد بررسی قرار گرفته است. لازمه موازی سازی و کانونی شدن باریکه الکترون در قرص سوخت، استفاده از لایه های نازک با عدد اتمی بالا به عنوان نگه دارنده و ایجاد گرادیان مقاومتی در مسیر باریکه جریان می باشد. رشد میدان مغناطیسی، موازی سازی و رشته شدگی مقاومتی در سه حالت پلاسمای کلاسیک، تبهگن و نسبیتی با سه نوع لایه نازک آلومینیوم، لیتیو م و کربوهیدرات ((ch تعبیه شده در قرص سوخت بررسی شده است. محاسبات نشان می دهند که بهترین انتخاب، برای کمینه کردن رشته شدگی باریکه الکترون نسبیتی با تولید بالاترین گرادیان مقاومتی در سوخت، استفاده از لایه ch در پلاسمای چگال تبهگن می باشد. نتایج نشان داده است، نرخ رشد ناپایداری ویبل با افزایش پارامتر کوانتومی، برای طول موجهای بزرگ به صفر میل خواهد کرد، در حالیکه برای طول موجهای کوتاه، به ازای گرادیان چگالی، η<0.1، به دلیل آثار کوانتومی، ناهمسانگردی در فضای فاز بیشتر شده و نرخ رشد ناپایداری افزایش می یابد. در حد طول موجهای کوچک به ازای η<0.1، اثر تونل زنی کوانتومی منجر به افزایش غیر منتظره ای در نرخ رشد ناپایداری شده است. برای داشتن کمترین نرخ رشد ناپایداری ویبل در برهمکنش لیزر-پلاسما، پارامتر ایزوتروپیک در قرص سوخت باید بزرگتر از 3 باشد. با پیشروی باریکه الکترون نسبیتی به سمت مرکز قرص نرخ رشد ناپایداری ابتدا افزایش می یابد و به حداکثر مقدار خود می رسد، سپس به آرامی در مجاورت مرکز قرص کاهش می یابد. همچنین، با افزایش پارامتر نسبیتی و جرم نسبیتی الکترون، نرخ رشد ناپایداری ویبل کاهش می یابد. کاهش گرادیان چگالی با ضریب 100 و افزایش پارامتر نسبیتی با ضریب 2، منجر به کاهش 78 درصدی نرخ رشد ناپایداری ویبل می شود. در نهایت نشان داده شده است که با افزایش دمای یون در طول موج های کوتاه، جریان یونها نیز موجب رشد میدان مغناطیسی و تقویت ناپایداری ویبل می شوند.