نام پژوهشگر: سید ضفرالله کلانتری
مجید سنگ سفیدی سید ضفرالله کلانتری
همجوشی به روش محصورسازی لختی یکی از روش های انجام همجوشی هسته ای برای مقاصد تولید انرژی است. به تازگی در گسترش این روش، اشتعال سریع برای انتقال انرژی به سوخت همجوشی پیشنهاد شده است. در روش اشتعال سریع، انتقال انرژی به ساچمه در دو مرحله انجام می گیرد. در مرحله اول، ساچمه در معرض پرتوهای محرک با شدت زیاد قرار می گیرد که باعث فشردگی سوخت تا چگالی های زیاد می شود. اما در این مرحله واکنش های همجوشی اتفاق نمی افتد. در مرحله بعد و پس از بازه زمانی کوتاهی از مرتبه پیکو ثانیه، یک پرتو پر انرژی از الکترون ها یا پروتون ها با شدتی از مرتبه w/cm2 1019-1018 از یک طرف به این ساچمه تابیده می شود و دما آنقدر بالا می رود که واکنش های همجوشی آغاز می شوند. در این پایان نامه ساچمه های کروی سوخت d-t در روش اشتعال سریع با ?rهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در اینجا از الکترون های نسبیتی و پروتون های پرانرژی ناشی از برخورد لیزر پرشدت به ترتیب با یک صفحه آلمینیومی و مسی که در مخروطی از جنس طلا در ساچمه تعبیه شده است، به عنوان پالس محرک برای اشتعال سریع استفاده شد. برای این منظور با استفاده از کد mcnpx ، نهشت انرژی و شار الکترون های نسبیتی و پروتون های پر انرژی در لایه های مختلف سوخت d-t شبیه سازی شد. نشان دادیم که با افزایش پارامتر ?r، مقدار نهشت انرژی الکترون های نسبیتی در لایه های اولیه بیشتر است. بنابراین انتقال انرژی بهینه به سوخت، نیازمند تعیین پارامتر ?r بهینه است. نتایج محاسبات ما نشان داد که در مقادیرg/cm2 6/0?r> تغییر محسوسی در انتقال انرژی الکترون های mev1 به سوخت صورت نمی گیرد و چون ایجاد ?rهای بزرگ کار دشواری است مقدار بهینه ?r معادل g/cm2 6/0=?r به دست آمد. همچنین در این شرایط مقدار ضریب جذب انرژی به ازای هر الکترون توسط سوخت برابر با 72/0 ?a= و مقدار بهره سوخت و بهره ساچمه به ترتیب 68 و 12 به دست آمد. برای بازه گسترده ای از انرژی الکترون ها نیز) mev10-1/0)، مقدار انتقال انرژی محاسبه شد. مشخص شد که در g/cm2 6/0 ?r? انتقال انرژی الکترون ها با انرژی ورودی mev1 بیشترین مقدار را دارد. شبیه سازی انتقال انرژی پروتون های پرانرژی به سوخت در ?rهای مختلف نیزانجام شد و به این نتیجه رسیدیم که برای پروتون در انرژی های mev10?ep انتقال انرژی به سوخت تابعی از ?r نیست. برایg/cm2 6/0 ?r? نشان دادیم که بهینه انتقال انرژی با پروتون های mev20 صورت می گیرد. مقایسه ی انتقال انرژی پرتوهای الکترونی و پروتونی به سوخت درانرژی های یکسان نشان می دهد که انتقال انرژی پروتون ها بیش از الکترون های نسبیتی است.