Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://www.iki.rssi.ru/galeev/abs_rus/a120426.htm
Дата изменения: Wed Apr 18 17:18:41 2012 Дата индексирования: Tue Oct 2 11:30:02 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п р п р п р п р п р п |
|
|
|
"Лазерная
релятивистская магнитоактивная плазма" В.С.Беляев,
А.П.Матафонов (ФГУП ЦНИИМАШ, Королев,
Российская Федерация) Аннотация: Результаты экспериментальных исследований: ћ Лазерная установка 'Неодим'. Мощность 10 ТВт, интенсивность излучения до 3´1018 Вт/см2, длительность импульса 1,5 пс, длина волны 1,055 мкм. Установка оснащена комплексом измерений и контроля параметров лазерного излучения и диагностики атомных и ядерных процессов в лазерной плазме (параметров излучений - рентгеновского, g-излучения, потоков нейтронов и заряженных частиц). ћ Генерация сверхсильных магнитных полей. Предложен и экспериментально опробован прямой спектральный метод измерения величины сверхсильных магнитных полей, генерируемых в лазерной плазме. Метод основан на регистрации резонансного взаимодействия энергетических уровней Ландау магнитного поля с энергетическими уровнями ионов плазмы. При интенсивности 2´1017 Вт/см2 величина магнитного поля составляет величину около 40 МГс, а при I = 3´1017 Вт/см2 около 60 МГс. На основе метода интерферометрии чирпированных импульсов отработан метод контроля генерации в лазерной плазме сверхсильных магнитных полей. ћ Эффективная температура и направленное движение быстрых ионов в лазерной пикосекундной плазме. Результаты основаны на измерениях допплеровских спектров водородоподобных ионов фтора (мишень - пластинки из фторопласта толщиной 200 мкм). Важной особенностью энергетического распределения быстрых ионов является медленный спад вплоть до энергии 1,4 МэВ при интенсивности излучения I = 2´1018 Вт/см2, при этом эффективная температура быстрых ионов имеет величину 350 КэВ. По красному смещению допплеровского профиля линии Lya обнаружено направленное движение быстрых ионов вглубь мишени. ћ Генерация g-квантов МэВ энергии. Для исследования генерации g-квантов МэВ энергии использовались фотоядерные реакции 9Ве(g, n) 2a с пороговой энергией Епор = 1,67 МэВ и 18Та (g, n)180Та с Епор= 7,56 МэВ. Соответственно зарегистрирована генерация g-квантов в количестве 108 с энергией свыше 1,67 МэВ и 103 с энергией свыше 7,56 МэВ. ћ Безнейтронная термоядерная реакция 11В (p,a)2a. Впервые зарегистрирован выход a-частиц в безнейтронных термоядерных реакциях 11В+Н в лазерной плазме. Выход a-частиц составил 103 частиц за импульс. Определен энергетический спектр a-частиц, содержащий характерные пики при энергии 3-4 МэВ и 6-10 МэВ. Одновременная регистрация нейтронов дала нулевой результат. ћ Исследование термоядерных реакций синтеза на базе перспективных термоядерных топлив DD, D6Li, D3He, H7Li. Представлены результаты детального исследования реакции синтеза D(d,n)3He в лазерной пикосекундной плазме. Использовались как твердотельные (r'1 г/см3) (CD2)n, BeD, TiD, так и пенные (CD2)n (r=0,01¸0,05 г/см3) мишени. Исследован выход нейтронов в зависимости от поляризации (P или S) излучения от величин предымпульсов в различных временных диапазонах от 1 пс до 10 нс. Экспериментально исследованы перспективные реакции синтеза 6Li(d,a)4He, 3He(d,p)4He, 7Li(p,a)4He. Определен энергетический спектр a-частиц, содержащий характерные пики при энергии 11 МэВ для 6Li(d, a)4He реакции, при энергии 9 МэВ для 7Li(p,a)4He реакции, при энергии 3,7 МэВ для 3He(d,p)4Не реакции и энергетический спектр протонов, содержащий характерный пик при энергии 14,7 МэВ для 3He(d,p)4Не реакции. ћ Генерация быстрых протонов. Для исследования генерации быстрых протонов использовалась ядерная реакция перезарядки протона 7Li(p,n)7Be с пороговой энергией Епор=1,88 МэВ. Показано, что в лазерной плазме генерируются быстрые протоны в количестве 108 с энергией выше пороговой. ћ Исследование энергетических спектров быстрых протонов. Из полученных энергетических спектров следует, что потоки протонов, зарегистрированные детекторами CR-39, расположенными за мишенью, значительно превосходят потоки протонов, зарегистрированные перед мишенью (т.е. испущенные против лазерного пучка). При этом максимальный поток протонов с энергией в диапазоне 0,8 ¸ 2,5 МэВ достигал 109ср-1 за одну вспышку лазера. При уменьшении интенсивности лазерного излучения до 5´1017 Вт/см2 анизотропия в выходе протонов исчезала и поток протонов падал до 103 ср-1. ћ Исследование пространственно-углового распределения быстрых протонов. Мишень: фольги из Ti и Cu толщиной 25, 30 мкм. Показано, что угол разлета протонов, испущенных вперед по нормали с тыльной поверхности мишени, составляет j1/2=260 для Ti и j1/2=140 для Cu фольги. На детекторах CR-39 четко различимы кольцевые структуры, образованные потоками протонов с энергией E<2,5 МэВ. Протоны с энергией свыше 2,5 МэВ образуют узконаправленный пучок с углом разлета j1/2 = 3њ. Внутри узконаправленного пучка протонов с j1/2 = 3њ были обнаружены коллимированные пучки протонов с j1/2 = 0,1њ¸0,3њ. Результаты теоретических исследований: ћ В рамках магнитной гидродинамики исследовано подобие лазерной релятивистской плазмы астрофизической плазме. Определены критерии подобия этих физических объектов. Показано, что релятивистская лазерная интенсивность (> 1018 Вт/см2) обеспечивает принципиально новые механизмы трансформации энергии в лазерной плазме. Среди них - генерация сверхсильных магнитных полей, образование электрон-ионных структур высокой энергии. ћ Показано, что время жизни таких структур может
намного (> 100 раз) превышать длительность лазерного импульса. Пинчевание
магнитного поля в такой структуре приводит к высокой (> 100 кэВ)
плазменной (ионной) температуре. ћ Исследована пространственная структура электронных вихрей, генерируемых в лазерной плазме, и связанных с ними магнитных полей. Показано подобие потенциальных вихрей классической гидродинамики возникающим электронным вихревым структурам. Исследованы механизмы ускорения заряженных частиц, связанные с рассматриваемой вихревой структурой и квазинейтральными электромагнитными полями, генерируемыми в лазерной плазме. Исследованы бетатронный и циклотронный резонансный механизмы ускорения электронов. ћ Предложена и исследована модель генерации
высокоэнергетичных потоков ионов (протонов) с аномально малой расходимостью. ћ Полученные результаты указывают на возможности и перспективы их использования в исследованиях термоядерных реакций. Представленные результаты экспериментов при интенсивности 3´1018 Вт/см2 хорошо согласуются с полученными теоретическими выводами. ћ Полученные теоретические результаты хорошо согласуются с результатами проведенных экспериментов. ћ Показано, что магнитогидродинамические процессы в лазерной плазме, реализуемые в условиях гигантских магнитных полей на микромасштабах, подобны магнитогидродинамическим процессам, наблюдаемым при слабых магнитных полях на космических масштабах. ћ Показаны перспективы и возможности 'лазерной лабораторной астрофизики' - нового быстро развивающегося научного направления. |