شبیه سازی ترابرد الکترون‏ های نسبیتی و پروتون های پرانرژی درهمجوشی به روش اشتعال سریع با استفاده از کد mcnp

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.