Ядерные процессы в плазме : приложение к управляемому термоядерному синтезу и первичному нуклеосинтезу

• Автор: Ворончев, Виктор Тихонович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 237 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Взаимодействие легчайших ядер с 61л и низкоэнергетические литиевые реакции
1.1. Метод экстраполяции сечений ядерных реакций в область
подбарьерных энергий
1.2. Потенциалы взаимодействия легчайших ядер с 6Ы
1.3. Низкоэнергетические сечения литиевых реакций
Глава 2. Быстрые частицы в плазме и их влияние на скорость ядерных реакций
2.1. Понятие скорости ядерной реакции
2.2. Возмущение функций распределения частиц в плазме и эффект нетеплового усиления скорости реакций
2.3. Генерация нейтронов в реакциях с быстрыми частицами в
Э3Не- и 9Ве-плазме
Глава 3. Использование литиевых реакций для гамма-лучевой диагностики горячей плазмы
3.1. Выбор диагностических реакций
3.2. Диагностика тепловых ионов в ЭТ- и 03Не-плазме
3.3. Надтепловые ядерные реакции и диагностика тепловых и
быстрых частиц в ЭТ-плазме
Глава 4. Термоядерный синтез в ОэНе-плазме пинчевого разряда с управлением фемтосекундным лазером
4.1. Виды термоядерного топлива

4.2. Система для сжигания 03Не-топлива
4.3. Ядерные процессы в плазменной системе 03Не-9Ве
4.4. Гамма-лучевая диагностика термоядерного горения
Глава 5. Ядерные реакции в плазме ранней Вселенной и первичный нуклеосинтез
5.1. Стандартная модель нуклеосинтеза и направление настоящего исследования
5.2. Генерация быстрых частиц в первичной плазме
5.3. Замедление быстрых частиц в первичной плазме
5.4. Индивидуальные и коллективные характеристики быстрых
частиц в плазме
5.5. Влияние быстрых частиц на скорость реакций
5.6. Моделирование первичного нуклеосинтеза
Заключение
Литература

Введение
Актуальность темы
Изучение ядерных процессов в плазме имеет большое прикладное и фундаментальное значение. В сфере практических приложений данное направление исследований тесно связано с проблемой управляемого термоядерного синтеза [1] и направлено на решение таких важных задач, как поиск оптимального (многокомпонентного) состава термоядерного топлива, оптимизация условий его зажигания и создание эффективных ядерно-физических методов диагностики горячей плазмы. Отметим, что диагностика электронной компоненты обычно проводится на основе анализа данных атомарных процессов и является хорошо развитой на сегодня. Однако этого нельзя сказать о диагностике ионной компоненты плазмы и здесь наиболее перспективными подходом кажется разработка именно ядерно-физических методик.
В области фундаментальных проблем изучение ядерных процессов в плазме играет первостепенную роль в понимании механизмов ядерного превращения вещества в астрофизических объектах. Особый интерес здесь представляет процесс первичного нуклеосинтеза в ранней Вселенной, являющийся уникальным тестом космологических моделей Большого Взрыва [2]. Специфика моделирования нуклеосинтеза состоит в том, что его кинетика носит многоступенчатый разветвляющийся характер и требует аккуратного описания.
Стандартный подход к описанию кинетики ядерных реакций в плазме основан на равновесной тепловой модели ядерного взаимодействия между максвелловскими частицами. Между тем, в реальных условиях эта классическая картина может искажаться за счет ряда факторов, влияющих на протекание реакций в плазменной среде. Например, немаксвелловские ис-

Рис. 1.18. Сечения реакций 6Li(3He, р)8Ве* как функция энергии сталкивающихся частиц.
сечение экзотермической реакции 6Li(3He,p)8Be*[16.63] с Q = 0.161 МэВ существенно превосходит сечение порогового процесса 6Li(3He, р)8Ве*[16.92] с Q = -0.135 МэВ.
Сравним настоящие данные с результатами других исследований. Низкоэнергетическая экстраполяция сечений 6Li(3He, р)8Ве*-реакций проведена в работе [46]. Полученные результаты авторы представили в виде параметра скорости реакции (cru) - величины cr|v, — vy|, усредненной по нормированным на единицу максвелловским функциям распределения по скорости реагирующих ядер г и j. На рис. 1.19 эти результаты [46] сравниваются со значениями (av), рассчитанными с настоящими сечениями. В отличие от нашего метода экстраполяции, в работе [46] используется потенциальный барьер чисто кулоновской формы и особая нерезонансная параметризация S(E). Однако главное отличие заключается в том, что авторы [46] не учитывают кулоновское подавление в выходном канале реакции, и поэтому полученные ими значения (av) сильно завышены при температуре плазмы