物理学 > 等离子体物理
[提交于 2025年3月4日
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标题: 间接驱动惯性约束聚变中等离子体混合过程的研究
标题: Investigation of Plasma Mixing Processes in the Context of Indirect Drive Inertial Confinement Fusion
摘要: 在惯性约束聚变(ICF)中,腔体中等离子体混合的动力学对激光-等离子体不稳定性(LPI)和压缩性能有关键影响。 本研究利用一维粒子-网格(PIC)模拟,研究了腔体烧蚀金等离子体与填充的C$_5$H$_{12}$等离子体的混合。 我们发现,离子-离子碰撞减缓了离子的扩散,使得金离子呈现亚扩散特性,而碳和氢离子则保持超扩散特性。 由于氢离子的碰撞率较低,它们比碳离子更快地扩散到金区域,导致界面处碳和氢离子出现明显的分离。 尽管在存在碰撞的情况下,等离子体界面仍会产生静电激波,但其电场强度和传播速度显著降低。 为了系统地探索腔体环境中的等离子体混合,我们评估了入射激光辐照、等离子体流动和非均匀密度分布对离子混合的单独影响。 我们发现,与扩散驱动过程相比,激光辐照和等离子体流动对离子混合的影响较小,而非均匀密度分布限制了从低密度区域到高密度区域的扩散。 通过将来自辐射流体动力学模型的现实腔体等离子体条件引入PIC模拟,我们证明碳和氢离子的扩散继续主导离子混合。 我们推导出简单的现象学拟合公式,以描述腔体条件下混合宽度的演变。 进一步的理论计算表明,氢和碳渗透到金等离子体中会抑制混合层内的受激布里渊散射(SBS)。 这一发现强调了将离子混合效应整合到LPI代码中的重要性,以更准确地模拟ICF腔体动力学。
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