Моделирование процессов в замагниченной плазме при обжатии лазерными пучками и плазменными струями



Мodeling of magnetized plasma compressed by the laser beams and plasma jets

The plasma jet/laser driven compression of compact plasmoids to fusion conditions is investigated. The goal of the investigation is complex numerical research and optimization of the pulsed high-temperature processes in a dense magnetized plasma (target). Distinctive feature of this problem is the presence of initial seed fields (the imposed external pulse magnetic field) and compression of a magnetic flux by laser beams (laser driver) or plasma jets (plasma liner). Regimes of quasi-spherical plasma at the final stage of compression are presented. External and spontaneous magnetic fields are taken into account. For MIF, the liner heating by fusion products, especially of the liner's inner layer, called the "afterburner," will be very important for evaluating whether significant fusion energy can be generated in this layer. Parameters of a magnetized afterburner (intermediate liner between outer liner and target) and magnetized target are presented.


Проведено двумерное численное исследование сжатия термоядерной мишени плазменным лайнером и лазерными пучками при наличии затравочного магнитного поля. Особенностью поставленной задачи является наличие начального затравочного поля (наложенного внешнего импульсного магнитного поля), замагничен-ной плазмы (мишени) и сжатие магнитного потока лазерными пучками (лазерный драйвер) или плазменными струями (плазменный лайнер). Для сферически симметричной конфигурации, равномерно обжимаемой лазерными пучками или плазменными струями приведено сравнение характеристик теплообмена и времен удержания, показаны возможные магнитно-инерциальные режимы. Получены уравнения, описывающие динамику магнитного поля для случая сферического компрессии замагниченной мишени. Обсуждается эффективность мишени с внутренней магнитной оболочкой. При обжатии замагниченной мишени высокоскоростными плазменными струями представлены параметры мишени с внутренней оболочкой и плазменным лайнером.


1. Костюков И.Ю., Рыжков С.В. Магнитно-инерциальный
термоядерный синтез с лазерным обжатием замагничен-
ной сферической мишени // Прикладная физика. 2011.
№ 1. С. 65–72.
2. Кузенов В.В., Рыжков С.В. Математическая модель
взаимодействия лазерных пучков высокой энергии им-
пульса с плазменной мишенью, находящейся в затравоч-
ном магнитном поле // Препринт ИПМех РАН. М.: Ин-
ститут Проблем Механики им. А.Ю. Ишлинского РАН,
2010. № 942. 57 с.
3. Кузенов В.В., Рыжков С.В. Разработка математической
модели облучения замагниченной плазменной мишени
несколькими лазерными пучками // Труды 8 Межд. конф.
по неравновесным процессам в соплах и струях
(NPNJ’2010). М.: МАИ-ПРИНТ, 2010. С. 254–255.
4. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Non-linear aspects in a model
of laser-driven implosion // Proc. IV Int. Conf. "Frontiers of
Nonlinear Physics", FNP 2010. Pp. 371–372.
5. Рыжков С.В., Чирков А.Ю. Радиационно-конвективный
теплообмен квазисферической плазмы в магнитном поле
встречных кольцевых токов // РНКТ-5 25–29 октября
2010 г. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. Т. 6. С. 264–
267.
6. Кузенов В.В. Использование регулярных адаптивных
сеток для анализа импульсных сверхзвуковых струй
плазмы. Физико-химическая кинетика в газовой дина-
мике. 2008. T. 7. http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2008-09-
01-016.pdf