Кинетические модели ядерно-возбуждаемой газовой плазмы, содержащей нанокластеры соединений урана

• Автор: Косарев, Всеволод Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ: ПЫЛЕВОЙ ЯДЕР-НО-ВОЗБУЖДАЕМОЙ ПЛАЗМЫ; А ТАКЖЕ ПО »ИССЛЕДОВАНИЮ? КИНЕТИКИ ГАЗОВЫХ ЛАЗЕРНО-АКТИВНЫХ СРЕД; ВОЗБУЖДАЕМЫХ ОСКОЛКАМИ ДЕЛЕНИЯ»

1.1 Исследования пылевой ядерно-возбуждаемой плазмы

1.2 Обзор основных исследований кинетики гелий-аргоновой лазерноактивный сред, возбуждаемых осколками деления

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ

2.1. Основные уравнения, описывающие кинетические-процессы в ядерно-

возбуждаемой плазме инертных газов..:

2.2.. Методы решения

2.3. Краткое описание программного модуля для расчета микроскопической кинетики

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В; ГЕЛИЕВОЙ ЯДЕРНО-ВОЗБУЖДАЕМОЙ ПЛАЗМЕ, СОДЕРЖАЩЕЙ НАНОКЛАСТЕРЫ И МИКРОЧАСТИЦЫ; ;
.3-1. Кинетическаяг модель гелиевой ядерно-возбуждаемой плазмы; содержащей нанокластеры
3.2. Математическое моделирование кинетических процессов в гелиевой ядерно-возбуждаемой плазме, содержащей нанокластеры радиусом Юнм
3.3. Математическое моделирование кинетических процессов в гелиевой ядерно-возбуждаемой плазме, содержащей частицы радиусами 100 и 200 нм
3.4. Основные выводы

Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ГЕЛИЙ-АРГОНОВОЙ ЯДЕРНО-ВОЗБУЖДАЕМОЙ ПЛАЗМЕ, СОДЕРЖАЩЕЙ НАНОКЛАСТЕРЫ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ УРАНА
4.1. Кинетическая модель гелий-аргоновой ядерно-возбуждаемой плазмы, содержащей нанокластеры
4.2. Математическое моделирование кинетических процессов в гелиевой ядерно-возбуждаемой плазме, содержащей нанокластеры соединений урана
4.3. Расчет линейных коэффициентов усиления слабого сигнала гелий-аргоновой лазерно-активной среды в зависимости от концентрации добавленных в нее нанокластеров различных химических соединений урана
4.4. Основные выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Исследование различных сред в концепции активных сред для лазеров: является* очень важным в области современной физики, лазеров по причине того, что на сегодняшний день лазерные технологии уже-нашли широкое применение в различных областях науки: и техники. Широко-ос-военыи-достаточно детально изучены лазеры с различными типами накачки их активных сред: газоразрядные, газодинамические, лазеры с накачкой электронным- пучком и. т.д. Особенно стоит отметить, что достаточно:-большой интерес среди ученых, вызывают лазеры с прямой накачкой ос-колкамищеления. Это; связано» с: большойюнергоемкостью?ядерного топлива и большойпроникающей способностью нейтронов;
История лазеров с ядерной накачкой (ЛЯН)-насчитывает уже не один ; десяток лет. С тех пор было-исследовано множество среди качестве:лазерно-активных сред для ЛЯН: В основном используется гетерогенный-способ-накачки. При таком способе накачки имеется слой делящегося вещества, распыленный по стенке лазерно-активного элемента (ЛАЭЛ): ЛАЭЛ облучается нейтронами от источника. Осколки- деления вылетают из слоя:- делящегося материала в результате его взаимодействия- с нейтронами и попадают в газовую среду, создавая, сильно неравновесную-плазму.
Однако, широко используемые в настоящее время* активные газовые лазерные среды, пока: не позволили создать высокоэнергетичные- ЛЯН [7,
34,.45, 60]. Связано это, в основном, с тем,, что при таком способе накачки активной среды лазера, л ишь. около десяти процентов кинетической энергии осколков деления передастся активной среде, остальные же тратятся совершенно бесполезно. Следует отметить, что; несмотря на большой объем теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с жидкостными средами, до сих пор при прямой накачке осколками деления генерации лазерного излучения не получено [39, 60].

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ.

2.1. Основные уравнения, описывающие кинетические процессы в ядерно-возбуждаемой плазме инертных газов
' Введение в газовую среду урансодержащих наночастиц в нейтрон-
ных полях благодаря реакции, вынужденного деления ядер урана нейтронами может быть использовано для ядерной накачки лазерно-активной газовой среды.
При этом следует иметь виду, что наночастицы в таких условиях могут разрушаться.
Во-первых, разрушение нанокластеров, содержащих делящиеся элементы в нейтронных полях, может происходить при делении атомного ядра, находящегося внутри или на поверхности нанокластера.
Во-вторых, разрушение нанокластера может происходить при столк-% новении с ним осколка деления.
Согласно современным представлениям движущийся с характерной скоростью V ~ 109см/с в конденсированной среде осколок деления создает вблизи оси трека (сердечник трека) область расплава, температура, достигает примерно 10 кК, а характерный, поперечный размер порядка 1 нм. Это, на наш взгляд, должно приводить к разрушению нанокластеров размером около 10 нм.
Рассмотрим вначале влияние первого механизма разрушения.на процессы в активной среде. При применении импульсных реакторов в типич-

ных условиях ядерной накачки (мощность энерговклада Л/0 » 102 Вт/см3, длительность импульса т0 порядка 100 мкс) концентрация разрушенных нанокластеров не может превышать л?0 = А/0хйЕц*, где Е0 — энергия, выделяющая при делении атомного ядра.
Нетрудно оценить, что при этом п0 —3-108 см'3. При концентрациях наночастиц, представляющих наибольший практический интерес