ВИРТУАЛЬНЫЙ КАТОД ДЛЯ УСКОРЕНИЯ ИОНОВ И ЯДЕРНОГО

XXXIV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 12 – 16 февраля 2007 г.
ВИРТУАЛЬНЫЙ КАТОД ДЛЯ УСКОРЕНИЯ ИОНОВ И ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА В
НАНОСЕКУНДНОМ ВАКУУМНОМ РАЗРЯДЕ МАЛОЙ ЭНЕРГИИ
Kуриленков Ю.K., Тараканов В.П., Скоронек M.*
Unified Institute for High Temperatures of Russian Academy of Sciences, 13/19 Izhorskaya
Str., 125412 Moscow, Russia, e-mail: ([email protected] , [email protected] )
*
Laboratoire des Plasmas Denses, Universite P.& M. Curie, F-75252 Paris Cedex 05,
France, e-mail: ([email protected] )
Продолжен анализ экспериментальной базы данных по свойствам аэрозольного вещества
высокой плотности мощности в межэлектродном пространстве наносекундного вакуумного
разряда малой энергии с полым катодом [1,2]. Частичное и/или полное запирание быстрых
ионов, генерируемых в межэлектродном пространстве, самим ансамблем кластеров анодного
материала (включая кластеры дейтерия)
превращает межэлектродный аэрозольный
ансамбль в своего рода “пылевой” микрореактор для исследования определенного класса
ядерных процессов, включая столкновительный DD синтез [2]. Представлены результаты
PIC моделирования в рамках кода KARAT [3] механизмов ускорения ионов для
использованной в данном эксперименте геометрии анод-катод, и, в частности, анализируется
принципиальная роль образования и специфики виртуального катода (см.обзор [4]).
Обсуждаются результаты расчёта пространственно-временной динамики потенциальных ям,
связанных с появлением виртуального катода. Эти квазистационарные потенциальные ямы
(глубиной ~ 80% от приложенного напряжения в 70 KeV), и могут вызывать ускорение ионов
дейтерия до энергий, порядка энергии электронного пучка с катода (аналогично детально
рассмотренным ранее нестационарным потенциальным ямам перед фронтом катодного
факела в режимах неустойчивого токопрохождения при токах, близких к предельным [5]).
PIC моделирование показало возможность образования квазиизотропной функции
распределения быстрых ионов по скоростям ( в объёме, занятом потенциальной ямой).
Выявленные в расчётах встречные потоки быстрых ионов на оси разряда с функцией
распределения в виде “плато” в несколько десятков KeV могут обеспечить существенный
вклад в столкновительнй DD синтез. Отметим, что PIC моделирование проясняет ряд
непонятых ранее опытных данных, таких, например, как появление двойных нейтронных
пиков, что может быть связано с режимами возникновения двойных потенциальных ям.
Оцененные плотности ионов и расчитанные геометрии ям (т.е. объём “реактора“) позволяют
оценить нейтронный выход реакции DD горения, ~107/4, на  1 Дж полной энергии,
который по порядку величины соответствует экспериментальному [5]).
Литература
[1]. Yu.K. Kurilenkov, M. Skowronek, G.Louvet, A.A. Rukhadze, and J.Dufty. Journal de
Physique IV 10 (2000) Pr5-409; Yu.K. Kurilenkov, M.. Skowronek .J.Phys.(Pramana, Indian
Acad.Sci.) 61 (2003)1188-1196;
[2]. Yu. K. Kurilenkov, M.. Skowronek and J. Dufty. J.Phys. A: Math & General (IOP) 39 (2006)
4375; XXXIII Conf. on Plasma Physics and Controlled Fusion, Russia, Zvenigorod, February
2006.
[3]. V.P.Tarakanov. User’s manuel for code KARAT (Springfield, VA:Berkley Research
Associates, Inc., 1992).
[4]. A.E.Dubinov, I.Yu.Kornilova and V.D.Selemir. Uspekhi Phys.Nauk 172 (2002)1225.
[5]. S.A.Barengol’ts, G.A.Mesyats, E.A. Perel’shtein. JETPh 91 (2000) 1176.
1