Популяції енергійних йонів, що утворюються при імпульсах нейтральної інжекції у термоядерних пристроях

Я. І. Колесниченко, В. В. Луценко

Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ, Україна

 

Вивчено розподіли по енергіям швидких йонів, що виникають внаслідок короткочасних імпульсів нейтральної інжекції у термоядерних пристроях. Розглянуто функції розподілу як йонів  нейтральної інжекції, так і йонів, що народжуються внаслідок реакцій пучок-плазма. Розрахунки виконано для дейтерієвої плазми з дейтерієвим пучком. Виявлено нові риси цих розподілів. Зокрема, показано, що у випадку одного короткочасного імпульсу максимальне значення розподілу за енергією може або наростати або спадати з часом, залежно від енергії частинки (хоча кількість частинок зберігається). Подібна картина має місце для багатьох короткочасних імпульсів інжекції, що розділені досить великими проміжками по часу. На противагу цьому, у випадку коли імпульси  розділені не досить великими проміжками по часу, меншими за час гальмування, може сформуватися функція розподілу з кількома максимумами. Оцінено популяції як йонів  нейтральної інжекції, так і йонів, що народжуються внаслідок D-D реакції. Зроблено висновок, що енерговміст продуктів реакції є набагато меншим за енерговміст йонів  нейтральної інжекції для плазми з температурою біля 5 кеВ та інжектованими частинками з енергією 60 кеВ. Тому, слід очікувати, що йони нейтральної інжекції, а не продукти реакції є головним джерелом можливих колективних явищ у плазмі з розглянутими характеристиками.

 

Рис.1. Зліва, часова еволюція функції розподілу протонів, що виникають у результаті D-D реакції (початкова енергія E₀=3.02 МеВ) після короткочасного імпульсу пучка нейтральної інжекції (час імпульсу є набагато меншим за час гальмування): 1 – t=0.03 сек (це відповідає моменту вимкнення нейтральної інжекції), 2 – t=0.06 сек, 3 – t=0.08 сек, 4 – t=0.1 сек, 5 – t=0.2 сек, 6 – t=0.74 сек. Спостерігається ріст амплітуди імпульсу з часом.

Справа, часова еволюція функції розподілу протонів, що виникають у результаті інжекції пучка нейтральних атомів (початкова енергія E₀=60 КеВ) після короткочасного імпульсу пучка нейтральної інжекції (час імпульсу є набагато меншим за час гальмування): 1 – t=0.03 сек (це відповідає моменту вимкнення нейтральної інжекції), 2 – t=0.037 сек, 3 – t=0.045 сек, 4 – t=0.058 сек, 5 – t=0.15 сек, 6 – t=0.17 сек. Спостерігається падіння амплітуди імпульсу з часом.

Робота частково підтримана коштами проекту УНТЦ-НАНУ №6392 та коштами бюджетної програми «Підтримка розвитку пріоритетних напрямів наукових досліджень» (КПКВК 6541230).