Вышедшие номера
К вопросу об ускорении термоядерных мишеней быстрого зажигания с двумя конусами
Международное Агентство по Атомной Энергии (МАГАТЭ) , IAEA Research Contract No. 24088
Шматов М.Л.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: M.Shmatov@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 30 апреля 2021 г.
В окончательной редакции: 31 декабря 2021 г.
Принята к печати: 30 января 2022 г.
Выставление онлайн: 22 марта 2022 г.

Рассмотрены проблемы ускорения термоядерных мишеней быстрого зажигания с двумя конусами для их высокоточной инжекции в область вблизи центра реакторной камеры и показана возможность решения этих проблем. Представлен краткий обзор обсуждаемых вариантов таких мишеней и их основных достоинств, связанных с инициированием микровзрыва и простотой обеспечения сохранения работоспособности при полете в реакторной камере. Предложены быстрое зажигание микровзрывом двусторонней конической мишени и методика оценки допустимой скорости стабилизирующего вращения термоядерной мишени. Ключевые слова: управляемый термоядерный синтез, инерциальное удержание, быстрое зажигание, двусторонние конические мишени, вращательная стабилизация полета.
  1. Дж. Дюдерштадт, Г. Мозес. Инерциальный термоядерный синтез (Энергоатомиздат, М., 1984) [J.J. Duderstadt, G.A. Moses. Inertial Confinement Fusion (John Wiley and Sons, N Y, 1982)
  2. W.R. Meier. Fusion Eng. Des., 25 (1-3), 145 (1994). DOI: 10.1016/0920-3796(94)90060-4
  3. М.М. Баско, С.Ю. Гуськов, А.Н. Диденко, А.В. Забродин, В.С. Имшенник, Д.Г. Кошкарев, М.В. Масленников, С.А. Медин, С.Л. Недосеев, Ю.Н. Орлов, В.П. Смирнов, В.И. Субботин, Л.П. Феоктистов, В.В. Харитонов, М.Д. Чуразов, Б.Ю. Шарков. Ядерный синтез с инерционным удержанием. Современное состояние и перспективы для энергетики, под ред. Б.Ю. Шаркова (Физматлит, М., 2005)
  4. W.R. Meier, W.J. Hogan. Fusion Sci. Technol., 49 (3), 532 (2006). DOI: 10.13182/FST06-A1165
  5. T. Goto, Y. Someya, Y. Ogawa, R. Hiwatari, Y. Asaoka, K. Okano, A. Sunahara, T. Johzaki. Nucl. Fusion, 49 (7), 075006 (2009). DOI: 10.1088/0029-5515/49/075006
  6. National Research Council. An Assessment of the Prospects for Inertial Fusion Energy (The National Academies Press, Washington, D.C., 2013), DOI: 10.17226/18289
  7. W.R. Meier, A.M. Dunne, K.J. Kramer, S. Reyes, T.M. Anklam, the LIFE Team. Fusion Eng. Des., 89, 2489 (2014). DOI: 10.1016/j.fusengdes.2013.12.021
  8. A.R. Paramo, F. Sordo, D.G. Gomez, B.J. Le Garrec, J.M. Perlado, A. Rivera. Nucl. Fusion, 54 (12), 123019 (2014). DOI: 10.1088/0029-5515/54/12/123019
  9. Y. Mori, Y. Nishimura, K. Ishii, R. Hanayama, Y. Kitagawa, T. Sekine, Y. Takeuchi, N. Satoh, T. Kurita, Y. Kato, N. Rurita, T. Kawashima, O. Komeda, T. Hioki, T. Motohiro, A. Sunahara, Y. Sentoku, E. Miura, A. Iwamoto, H. Sakagami. Fusion Sci. Technol., 75 (1), 36 (2019). DOI: 10.1080/15361055.2018.1499393
  10. R.W. Petzoldt. Inertial Fusion Energy. Target Injection, Tracking, and Beam Pointing (Ph.D. Thesis). UCRL-LR-120192 (Livermore, 1995)
  11. R.W. Petzoldt, R.W. Moir. Fusion Eng. Des., 32-33, 113 (1996). DOI: 10.1016/S0920-3796(96)00458-9
  12. D.T. Goodin, N.B. Alexander, C.R. Gibson, A. Nobile, R.W. Petzoldt, N.S. Siegel, L. Thompson. Nucl. Fusion, 41 (5), 527 (2001). DOI: 10.1088/0029-5515/41/5/306
  13. K.R. Schultz, D.T. Goodin, A. Nobile, Jr. Nucl. Instrum. Meth. A, 464, 109 (2001). DOI: 10.1016/S0168-9002(01)00016-X
  14. M.L. Shmatov, R.W. Petzoldt, E.I. Valmianski. Fusion Sci. Technol., 43 (3), 312 (2003). DOI: 10.13182/FST03-A272
  15. E.I. Valmianski, R.W. Petzoldt, N.B. Alexander. Fusion Sci. Technol., 43 (3), 334 (2003). DOI: 10.13182/FST03-A275
  16. T. Norimatsu, D. Harding, R. Stephens, A. Nikroo, R. Petzoldt, H. Yoshida, K. Nagai, Y. Izawa. Fusion Sci. Technol., 49 (3), 483 (2006). DOI: 10.13182/FST06-A1162
  17. T. Kassai, R. Tsui. J. Phys. Conf. Ser., 112, 032047 (2008). DOI: 10.1088/1742-6596/112/032047
  18. L. Carlson, M. Tillack, J. Stromsoe, N. Alexander, D. Goodin, R. Petzoldt. Fusion Sci. Technol., 56 (1), 409 (2009). DOI: 10.13182/FST09-A8936
  19. National Research Concil. Assesment of Inertial Confinement Fusion Targets (The National Academ. Press, Washington, D.C., 2013)
  20. E.R. Koresheva, I.V. Aleksandrova, O.M. Ivanenko, V.A. Kalabukhov, E.L. Koshelev, A.I. Kupriashin, K.V. Mitsen, M. Klenov, I.E. Osipov, L.V. Panina. J. Russ. Laser Res., 35 (2), 151 (2014). DOI: 10.007/s10946-018-9700-x
  21. I. Aleksandrova, E. Koshelev, E. Koresheva. Appl. Sci., 10, 686 (2020). DOI: 10.3390/app10020686
  22. M. Tabak, J. Hammer, M.E. Glinsky, W.L. Kruer, S.C. Wilks, J. Woodworth, E.M. Campbell, M.D. Perry, R.J. Mason. Phys. Plasmas, 1, 1626 (1994). DOI: 10.1063/1.870664
  23. В.А. Щербаков. Физика плазмы, 9, 409 (1983). [V.A. Shcherbakov. Sov. J. Plasma Phys., 9, 240 (1983).]
  24. L.J. Pekins, R. Betti, K.N. LaFortune, W.H. Williams. Phys. Rev. Lett., 103, 045004 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.045004
  25. С.Ю. Гуськов, Н.Н. Демченко, Н.В. Змитренко, П.А. Кучугов, Р.А. Яхин. ЖЭТФ, 157 (5), 889 (2020). [S.Yu. Gus'kov, N.N. Demchenko, N.V. Zmitrenko, P.A. Kuchugov, R.A. Yakhin. JETP, 130, 748 (2020). DOI: 10.1134/S1063776120030140]
  26. С.А. Бельков, С.В. Бондаренко, С.Г. Гаранин, С.Ю. Гуськов, Н.Н. Демченко, Н.В. Змитренко, П.А. Кучугов, Р.В. Степанов, В.А. Щербаков, Р.А. Яхин. ЖЭТФ, 158 (4(10)), 728 (2020). DOI: 10.31857/S0044451020100156 [S.A. Bel'kov, S.V. Bondarenko, S.G. Garanin, S.Yu. Gus'kov, N.N. Demchenko, N.V. Zmitrenko, P.A. Kuchugov, R.V. Stepanov, V.A. Shcherbakov, R.A. Yakhin. JETP, 131, 636 (2020). DOI: 10.1134/S1063776120090149]
  27. S. Atzeni, M. Tabak. Plasma Phys. Contr. Fusion, 47, B769 (2005). DOI: 10.1088/0741-3335/47/12B/S58
  28. M. Tabak, D. Hinkel, S. Atzeni, E.M. Campbell, K. Tanaka. Fusion Sci. Technol., 49 (3), 254 (2006). DOI: 10.13182/FST49-3-254
  29. S.P. Hatchett, D. Clark, M. Tabak, R.E. Turner, C. Stoeckl, R.B. Stephens, H. Shiraga, K. Tanaka. Fusion Sci. Technol., 49 (3), 327 (2006). DOI: 10.13182/FST06-A1152
  30. M. Temporal, R. Ramis, J.J. Honrubia, S. Atzeni. Plasma Phys. Contr. Fusion, 51, 035010 (2009). DOI: 10.1088/0741-3335/51/3/035010
  31. M.L. Shmatov. JBIS, 62 (6), 219 (2009)
  32. Л.П. Феоктистов. В сб.: Будущее науки (Знание, М., 1985), вып. 18, с. 168-198
  33. С.Ю. Гуськов. Квант. электроника, 31 (10), 885 (2001). [S.Yu. Gus'kov. Quantum Electronics, 31 (10), 885 (2001).]
  34. С.Ю. Гуськов. Физика плазмы, 39 (1), 3 (2013). [S.Yu. Gus'kov. Plasma Phys. Rep., 39, 1 (2013). DOI: 10.1134/S1063780X13010017]
  35. S. Atzeni, M. Temporal, J.J. Honrubia. Nucl. Fusion, 42 (3), L1 (2002). DOI: 10.1088/0029-5515/42/3/101
  36. M.L. Shmatov. Fusion Sci. Technol., 43 (3), 456 (2003). DOI: 10.13182/FST03-A291
  37. M.L. Shmatov. Laser Part. Beams, 29, 339 (2011). DOI: 10.1017/S0263034611000425
  38. G. Velarde, O. Cabellos, M.J. Caturla, R. Florido, J.M. Gil, P.T. Leon, R. Mancini, J. Marian, P. Martel, J.M. Martinez-Val, E. Minguez, F. Mota, F. Ogando, J.M. Perlado, M. Piera, S. Reyes, R. Rodriguez, J.G. Rubiano, M. Salvador, J. Sanz, P. Sauvan, M. Velarde, P. Velarde. Report UCRL-CONF-208155 (LLNL, Livermore, 2004)
  39. M.L. Shmatov, M. Kalal. Fusion Sci. Technol., 61 (3), 248 (2012). DOI: 10.13182/FST12-A13538
  40. M.L. Shmatov. In: Pathways to Energy from Inertial Fusion: An Integrated Approach. IAEA-TECDOC-1704 (IAEA, Vienna, 2013), p. 127
  41. S. Hain, P. Mulser. Phys. Rev. Lett., 86 (6), 1015 (2001). DOI: 10.1103/PhysRevLett. 86.1015
  42. J.M. Martinez-Val, S. Eliezer, M. Piera, P.M. Velarde. AIP Conf. Proc., 406, 208 (1997). DOI: 10.1063/1.53520
  43. B.J. Albright, M.J. Schmitt, J.C. Fernandez, G.E. Cragg, I. Tregillis, L. Yin, B.M. Hegelich. J. Phys. Conf. Ser., 112, 022029 (2008). DOI: 10.1088/1742-6596/112/2/022029
  44. J.C. Fernandez, B.A. Albright, K.A. Flippo, B.M. Hegelich, T.J. Kwan, M.J. Schmitt, L. Yin. J. Phys. Conf. Ser., 112, 022051 (2008). DOI: 10.1088/1742-6596/112/2/022051
  45. Н.Г. Басов, И.Г. Лебо, В.Б. Розанов, В.Ф. Тишкин, Л.П. Феоктистов. Квант. электроника, 25 (4), 327 (1998). [N.G. Basov, I.G. Lebo, V.B. Rozanov, V.F. Tishkin, L.P. Feoktistov. Quant. Electron., 28 (4), 316 (1998). DOI: 10.1070/QE1998v028n04ABEH001219]
  46. И.Г. Лебо, Е.А. Исаев, А.И. Лебо. Квант. электроника, 47 (2), 106 (2017). [I.G. Lebo, E.A. Isaev, A.I. Lebo. Quant. Electron., 47 (2), 106 (2017). DOI: 10.1070/QEL16277]
  47. Г.В. Долголева, И.Г. Лебо. Квант. электроника, 49 (8), 796 (2019). [G.V. Dolgoleva, I.G. Lebo. Quant. Electron., 49 (8), 796 (2019). DOI: 10.1070/QEL16953]
  48. J. Zhang, W.M. Wang, X.H. Yang, D. Wu, Y.Y. Ma, J.L. Jiao, Z. Zhang, F.Y. Wu, X.H. Yuan, Y.T. Li, J.Q. Zhu. Phil. Trans. R. Soc. A, 378, 20200015 (2020). DOI: 10.1098/rsta.2020.0015
  49. R.B. Stephens, M. Key, W. Meier, R. Moir, M. Tabak. Report UCRL-JC-135800 (LLNL, Livermore, 1999)
  50. S.E. Bodner, D.G. Colombant, A.J. Schmitt, M. Klapish. Phys. Plasmas, 7 (6), 2298 (2000). DOI: 10.1063/1.874063
  51. T. Norimatsu, K. Nagai, T. Takeda, T. Yamanaka. Proc. 2nd Inertial Fusion Sciences and Applications 2001 (Kyoto, Japan, 2001). Eds. K.A. Tanaka, D.D. Meyerhofer, J. Meyer-ter-Vehn (Elsevier, Paris, 2002), p. 752
  52. E.H. Stephens, A. Nikroo, D.T. Goodin, R.W. Petzoldt. Fusion Sci. Technol., 43 (3), 346 (2003). DOI: 10.13182/FST43-346
  53. И.Г. Лебо, И.В. Попов, В.Б. Розанов, В.Ф. Тишкин. Квант. электроника, 22 (12), 1220 (1995). [I.G. Lebo, I.V. Popov, V.B. Rozanov, V.F. Tishkin. Quant. Electron., 25 (12), 1220 (1995). DOI: 10.1070/QE1995v025n12ABEH000570]
  54. Text Book on the Theory of the Motion of Projectiles; the History, Manufacture, and Explosive Force of Gunpowder; the History of Small Arms; the Method of Conducting Experiments; and on Ranges (H. M. Stationery Office, London, 1863)
  55. В. Федоров. Эволюция стрелкового оружия (Воениздат, М., 1938), ч. I
  56. P.V. Kryukov. Int. J. Impact Eng., 23, 501 (1999). DOI: 10.1016/S0734-743X(99)00099-8
  57. S.R. Nagel, S.W. Haan, J.R. Rygg, M. Barrios, L.R. Benedetti, D.K. Bradley, J.E. Field, B.A. Hammel, N. Izumi, O.S. Jones, S.F. Khan, T. Ma, A.E. Pak, R. Tommasini, R.P. Town. Phys. Plasmas, 22 (2), 022704 (2015). DOI: 10.1063/1.4907179
  58. D.S. Clark, C.R. Weber, D.C. Eder, S.W. Haan, B.A. Hammel, D.E. Hinkel, O.S. Jones, A.L. Kritcher, M.M. Marinak, J.L. Milovich, P.K. Patel, H.F. Robey, J.D. Salmonson, S.P. Sepke. J. Phys. Conf. Ser., 717, 012011 (2016). DOI: 10.1088/1742-6596/717/1/012011
  59. J.E. Ralph, T. Doppner, D.E. Hinkel, O. Hurricane, O. Landen, V. Smalyuk, C.R. Weber, J. Bigelow, B. Bachmann, D.T. Casey, D. Clark, S. Diaz, S. Felker, B.A. Hammel, S.F. Khan, A. Nikroo, A. Pak, P.K. Patel, D.A. Callahan, J. Sater, P. Springer, M. Stadermann, C. Walters, M. Havre, P.L. Volegov. Phys. Plasmas, 27 (10), 102708 (2020). DOI: 10.1063/5.0017931
  60. S.W. Haan, D.A. Callahan, M.J. Edwards, B.A. Hammel, D.D. Ho, O.S. Jones, J.D. Lindl, B.J. Mac Gowan, M.M. Marinak, D.H. Munro, S.M. Pollaine, J.D. Salmonson, B.K. Spears, L.J. Sutter. Fusion Sci. Technol., 55 (3), 227 (2009). DOI: 10.13182/FST08-3501
  61. П.А. Гусак, А.М. Рогачев. Начальная военная подготовка (справочное пособие военрука) (Народная Асвета, Минск, 1975), 2-е изд., доп. и перераб
  62. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Механика (Теоретическая физика. Т. I) (Наука, М., 1973), 3-е изд., перераб. и доп
  63. Кумулятивный снаряд. Советская военная энциклопедия (Воениздат, М., 1977), т. 4, с. 525.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.