год издания — 2006, кол-во страниц — 304, ISBN — 5-9221-0683-X, тираж — 100, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 400 гр., издательство — Физматлит

КНИГА СНЯТА С ПРОДАЖИ

Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная

В монографии представлены результаты исследований устойчивости сжатия термоядерных мишеней при облучении их мощными лазерными пучками и особенностей развития гидродинамических неустойчивостей в лазерном термоядерном синтезе. Дано описание методов и программ, с помощью которых были проведены эти исследования, обсуждаются возможности развития и усовершенствования изложенных подходов. С помощью методов математического моделирования проанализированы данные экспериментов на семи ударно-трубных и лазерных установках, прогнозируются результаты, которые могут быть получены на проектируемых крупномасштабных установках.

Все результаты, изложенные в монографии, получены авторами, опубликованы в открытой печати и докладывались на российских и международных научных конференциях.

…Одним из перспективных и быстро развивающихся подходов к решению проблемы управляемого термоядерного синтеза (УТС) является использование лазеров для инициирования термоядерных микровзрывов.

В основе этого подхода лежит концепция сверхвысокого сжатия и нагрева термоядерных мишеней с помощью мощных лазерных импульсов [Басов Н. Г., Крохин О. Н., 1964]. Физика лазерной плазмы содержит широкий класс гидродинамических, тепловых, радиационных и электродинамических явлений.

Независимо от конкретной конструкции мишени и типа лазеров (или корпускулярных пучков), для достижения энергетически выгодной реакции необходимо сжимать горючее до огромных плотностей (порядка 100 г/см³) и нагревать до температуры порядка 100 млн градусов. Внешние слои мишени испаряются и разлетаются со скоростями в сотни км/с, что обеспечивает реактивное давление на неиспарённые слои. Для достижения больших сжатий внешние слои изготавливают из инертного вещества с плотностью, заметно большей, чем плотность конденсированного ДТ-горючего. В процессе такого сжатия развиваются гидродинамические неустойчивости, которые приводят к проникновению инертного вещества в глубь горючего, препятствуют достижению оптимальных параметров термоядерного горючего. Например, в современных экспериментах различие наблюдаемого выхода нейтронов от предсказаний одномерных расчётов превышает два порядка при объёмных сжатиях горючего более 103—104 раз. Поэтому проблема устойчивого сжатия мишеней является чрезвычайно важной и ей в настоящее время уделяется первостепенное внимание в исследованиях по инерциальному термоядерному синтезу.

Типичные времена исследуемых процессов менее 1 нс, пространственные масштабы на уровне 1—10 мкм, развитие неустойчивости происходит в плотной среде, при высоких температурах и мощном фоне переизлучения из плазмы. Эксперименты, в основном, позволяют получить лишь интегральную по времени и пространству информацию о тех процессах, которые протекают в лазерных мишенях. Для описания этих явлений требуется решать сложную нелинейную систему уравнений в частных производных в двумерной и трёхмерной геометриях. Аналитические решения, как правило, получить не удаётся.

Выше описанные обстоятельства определяют актуальность и важность вычислительного эксперимента в исследованиях по лазерному термоядерному синтезу.

В ведущих лабораториях нашей страны и за рубежом развиваются алгоритмы и программы расчёта неодномерных течений лазерной плазмы совместно с уравнениями переноса энергии, ионизации и рекомбинации, кинетики термоядерных реакций. Как правило, это сложные многоплановые программы, ориентированные на имеющуюся в распоряжении данных лабораторий вычислительную технику.

В настоящей монографии описаны физико-математические модели, алгоритмы двумерных и трёхмерных программ и результаты численных исследований развития гидродинамических неустойчивостей в лазерных термоядерных мишенях. В монографию вошли оригинальные результаты исследований, в которых авторы принимали непосредственное участие и внесли определяющий творческий вклад…

Введение

Введение	6

Г л а в а 1. Исследование гидродинамической неустойчивости в
лазерных мишенях. Исторический очерк	11

Литература	16

Г л а в а 2. Развитие возмущений формы границ сферической оболочки
из несжимаемой жидкости	23

1. Постановка задачи, вывод основных уравнений	23
2. Особенности развития возмущений границ сферической оболочки	28
3. Задача о сравнении развития возмущений в сжимающейся и
расширяющейся оболочках	32
4. Влияние временной формы импульса внешнего давления на характер
развития возмущения	37
5. Учёт эффекта испарения массы оболочки. Сравнение с приближённой
формулой Bodner-Takabe	38
6. Модель сжатия оболочки из несжимаемой жидкости лазерным
импульсом в приближении квазистационарности короны	43
7. Основные результаты второй главы	51
Литература	51

Г л а в а 3. Физико-математическая модель сжатия сферических двумерно
неоднородных лазерных мишеней. Программа «АТЛАНТ»	53

1. Решение уравнений газовой динамики и нелинейной теплопроводности
в лагранжевых координатах	54
2. Уравнения состояния вещества, учёт вырождения и упругости	62
3. Кинетика реакций синтеза. Учёт вклада термоядерной энергии и
эффекта выгорания горючего	66
4. Перенос энергии быстрых электронов. Одногрупповая модель	69
5. Решение уравнений радиационной газовой динамики в
трёхтемпературном приближении. Аналитические тесты	71
6. Учёт влияния рефракции лазерных лучей в сферической короне	78
7. Подпрограммы перестройки лагранжевых сеток для расчёта сжатия
мишеней с большими деформациями границ областей	82
Литература	86


Г л а в а 4. Двумерное численное моделирование экспериментов по нагреву и
сжатию сферических лазерных мишеней	89

1. О нелинейной стадии развития неустойчивости в сферических мишенях	89
2. Оптимизация параметров высокоаспектных оболочечных мишеней
для экспериментов на установке «Дельфин» (ФИАН)	95
3. Моделирование развития длиноволновых возмущений при
несимметричном облучении мишеней в условиях, соответствующих
экспериментам на установке «Дельфин»	103
4. Моделирование несимметричного сжатия мишеней в условиях
крупномасштабной неравномерности засветки на установке
«Прогресс»	113
5. О возможности анализа параметров сжатой лазерной мишени и степени
её перемешивания по спектрам нейтрального компонента в
разлетающейся плазме	117
6. Основные результаты четвёртой главы	123
Литература 124

Г л а в а 5. Исследование неустойчивости Рихтмайера-Мешкова методами
математического моделирования	127

1. Неустойчивость Рихтмайера-Мешкова. Физико-математические модели	127
2. TVD-разностные схемы повышенного порядка апроксимации.
Программа «HAT»	130
3. Анализ результатов экспериментов на ударных трубах, полученных в
ЭНИН и других лабораториях. Сравнение с результатами численных
расчётов	133
4. О развитии синусоидальных и уединённых возмущений в области
контакта двух газов при импульсном ускорении	143
5. Особенности развития возмущений в трёхмерной геометрии. Сравнение
с результатами, полученными в AWE Aldermaston (Англия)	148
6. Особенности развития многомодовых начальных возмущений	154
7. Особенности развития НРМ в случае контакта двух газов с
одинаковыми плотностями, но различными показателями
адиабаты	166
8. О развитии возмущений при прохождении ударной волны из газа
большей плотности в газ меньшей плотности	171
9. Развитие неустойчивости на контактной границе «воздух-гелий» при
многократном прохождении ударной волны. Сравнение с
результатами, полученными во РФЯЦ-ВНИИЭФ (г. Саров)	172
10. Программа «НАТСИ» для моделирования НРМ в лазерной плазме.
Влияние нелинейной теплопроводности на рост возмущений	175
11. Выводы и основные результаты пятой главы	178
Литература	180

Г л а в а 6. Использование адаптивных методов для расчёта вихревых
течений в многокомпонентном газе	183

1. Постановка задачи	183
2. Структура используемой сетки	184
3. Измельчение и огрубление сетки	186
4. Вычисление производных газодинамических величин	188
5. Тестовые расчёты	192
6. Решение уравнения теплопроводности на локально-измельчающихся
сетках	196
Литература	202

Г л а в а 7. Анализ и двумерное численное моделирование экспериментов
по лазерному ускорению и прожиганию фольг	204

1. Моделирование экспериментов по увеличению рентгеновского выхода
при облучении йодным лазером алюминиевых фольг	204
2. Программа «АТЛАНТ-С» в лагранжевых цилиндрических координатах	208
3. Моделирование экспериментов по теплопроводному выравниванию
при воздействии лазерного излучения на двух длинах волн	218
4. Моделирование экспериментов по прожиганию алюминиевых фольг
на установке «ГАРПУН»	225
5. Анализ экспериментальных данных на установке «ПИКО»	232
6. Основные результаты седьмой главы	244
Литература	245

Г л а в а 8. Гидродинамическая неустойчивость и проблема конструкции
мишени реакторного масштаба	247

1. Требования к мишени реакторного масштаба. Возможные конструкции
таких мишеней	247
2. Мишень с внутренним вводом энергии для коротковолнового лазера	261
3. Теплопроводное выравнивание и гидродинамическая компенсация
в мишенях «Лазерный парник»	265
4. Учёт влияния истечения плазмы через отверстия в мишенях типа
«Лазерный парник»	274
5. О симметризующем влиянии предимпульса на развитие возмущений
контактной границы оболочка-горючее	287
6. Моделирование сжатия сферической мишени с помощью двух лазерных
пучков	295
7. Основные результаты восьмой главы	300
8. Заключение	301
Литература	301

Книги на ту же тему

Проблемы гидродинамики и их математические модели. — 2-е изд., Лаврентьев М. А., Шабат Б. В., 1977
Магнитная гидродинамика, Куликовский А. Г., Любимов Г. А., 1962
Гидродинамические неустойчивости и переход к турбулентности, Суинни Х., Голлаб Д., ред., 1984
Вопросы гидродинамической устойчивости, Бетчов Р., Криминале В., 1971
Физика плазмы и численное моделирование, Бэдсел Ч., Ленгдон А., 1989
Управляемый термоядерный синтез, Киллин Д., ред., 1980
Вычислительные методы в физике, Поттер Д., 1975
Итоги науки и техники: Физика плазмы. Том 2, Шафранов В. Д., ред., 1981
Собрание трудов в двух томах (комплект из 2 книг), Соловьёв Л. С., 2001
Вопросы теории плазмы. Выпуск 17, Кадомцев Б. Б., ред., 1989
Вопросы теории плазмы. Выпуск 18, Кадомцев Б. Б., ред., 1990
Вопросы теории плазмы. Выпуск 6, Леонтович М. А., ред., 1972
Физические основы лазерной резки толстых листовых материалов, Ковалёв О. Б., Фомин В. М., 2013
Моделирование теплоэнергетического оборудования, Кутателадзе С. C., Ляховский Д. Н., Пермяков В. А., 1966

elapsed time 0.021 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему