CALCULATION OF PLASMA HEATING BY CHARGED PRODUCTS OF THERMONUCLEAR REACTIONS BASED ON A SIMPLIFIED FOKKER–PLANCK EQUATION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A two-time-layer scheme has been developed for solving the simplified kinetic Fokker–Planck equation related to the transport of charged products of thermonuclear reactions, which includes an interpolation procedure in four-dimensional grid space. Instabilities in the scheme were detected at low particle velocities and for a specific choice of particle deceleration in the ion field, which enters the kinetic equation as a parameter. It was shown that the thermalization condition, which prohibits solving the kinetic equation for particles with energy lower than the average ion energy, significantly limits the number of thermonuclear reactions where instability can manifest. The scheme was tested on the problem of relaxation to a stationary state and on a problem with a prescribed time-dependent thermonuclear reaction rate, for which an exact solution to the kinetic equation can be found.

About the authors

K. V Khishchenko

Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (JIHT RAS)

Email: konst@ihed.ras.ru
Moscow, Russia

A. A Charakhchyan

Federal Research Center for Computer Science and Control of the Russian Academy of Sciences (FRC CSC RAS)

Email: chara@ccas.ru
Moscow, Russia

References

  1. Дюдерштадт Дж., Мозес Г. Инерционный термоядерный синтез. М.: Энергоатомиздат, 1984.
  2. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979.
  3. Aksenov A.G., Ruffini R., Vereshchagin G.V. Comptonization of photons near the photosphere of relativistic outflows // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. 2013. Vol. 436. Issue 1. P. L54—L58. https://doi.org/10.1093/mnrasl/slt112
  4. Гуськов С.И., Крохин О.Н., Розанов В.Б. Перенос энергии заряженными частицами в лазерной плазме // Квантовая электроника. 1974. Т. 1. № 7. С. 1617—1623.
  5. Бракнер К., Джорна С. Управляемый лазерный синтез. М.: Атомиздат, 1977.
  6. Charakhch’yan A.A., Khishchenko K.V. Plane thermonuclear detonation waves initiated by proton beams and quasi-one-dimensional model of fast ignition // Laser and Particle Beams. 2015. V 33. Issue 1. P 65—80. https://doi.org/10.1017/S0263034614000780
  7. Фролова А.А., Хищенко К.В., Чарахчьян А.А. Трековый метод расчета нагрева плазмы заряженными продуктами термоядерных реакций для осесимметричных течений // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2016. Т. 36. № 3. C. 443-454. https://doi.org/10.7868/S0044466916030054
  8. Баско М.М. Диффузионное описание переноса энергии заряженными продуктами термоядерных реакций // Физика плазмы. 1987. Т. 13. № 8. С. 967-973.
  9. Фролова А.А., Хищенко К.В., Чарахчьян А.А. Быстрое зажигание пучком протонов и горение цилиндрической оболочечной DT-мишени // Физика плазмы. 2019. Т. 45. № 9. С. 804-824. https://doi.org/10.1134/S0367292119080043
  10. Хищенко К.В., Чарахчьян А.А. Отражение детонационной волны от плоскости симметрии внутри цилиндрической мишени для управляемого термоядерного синтеза // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2021. Т. 61. № 10. С. 1715-1733. https://doi.org/10.31857/S0044466921100069
  11. Гуськов С.Ю., Розанов В.Б. Кинетика термоядерных частиц в лазерной плазме // Труды ФИАН. 1982. Т. 134. С. 115-152.
  12. Баско М.М. Физические основы инерциального термоядерного синтеза. М.: МИФИ, 2009.
  13. Чарахчьян А.А. Расчет сжатия дейтерия в конической мишени в рамках уравнений Навье—Стокса для двухтемпературной магнитной гидродинамики // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1993. Т. 33. № 5. С. 766-784.
  14. Баско М.М. Торможение быстрых ионов в плотной плазме // Физика плазмы. 1984. Т. 10. № 6. С. 1195-1203.
  15. Выговский О.Б., Ильин Д.А., Левковский А.А. идр. Торможение быстрых заряженных частиц в идеальной плазме с произвольной степенью вырождения: Препринт № 72. М.: ФИАН, 1990.
  16. Сивухин Д.В. Кулоновские столкновения в полностью ионизованной плазме // Вопросы теории плазмы. М.: Атомиздат, 1964. Вып. 4. С. 81-187.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences