2-6- نتیجه گیری. 42

 

 

فصل سوم: ارزیابی نوترونی گزینه های بلانکت مربوط به محفظه انرژی همجوشی اینرسی لیزری HAPL. 43

 

 

چکیده:. 44

 

 

3-1-مقدمه:. 44

 

 

3-2-پوشش لیتیومی خود خنک کننده. 46

 

 

3-3- پوشش تولید کننده جامد هلیوم خنک شده :. 51

 

 

3-4- پوشش لیتیوم سرب دو برابر خنک کننده. 53

 

 

3-5- مقایسه ویژگی های هسته ای بلانکت و نتایج:. 56

 

 

فصل چهارم: احتراق سریع به وسیله باریکه دوترون. 58

 

 

4-1- مقدمه. 59

 

 

4-2- از دست دادن انرژی و برد دوترونها در سوخت های  و D³He  62

 

 

4-2-1- از دست دادن انرژی دوترون ها در سوخت های  و D³He. 62

 

 

4-3- طرح  دوترون ها. 89

 

 

4-4- نتیجه گیری. 112

 

 

فصل پنجم: ایجاد میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی و گرمایش هدف توسط الکترون های سریع تولید شده با لیزر. 113

 

 

چکیده. 114

 

 

5-1-مقدمه. 114

 

 

5-2- نتایج. 130

 

 

5-3- بحث. 134

 

 

5-4- نتایج. 151

 

 

5-5- نتیجه گیری:. 152

 

 

پیشنهادات. 159

 

 

فهرست منابع. 160

 

 

چکیده انگلیسی. 165

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

 

 

 

 

جدول2-1-داده های منبع انرژی مربوط به SCLL. 30

 

 

جدول 2-2- نتایج مر بوط به بازده گرمایی بیشینه. 35

 

 

  بهینه به ازای چند مقدار از پارامتر هایTTD و . 38

 

 

جدول 3-1- ویژگی های هسته ای پوشش های کاندید. 57

 

 

He. 80

 

 

جدول 4-2-  Coulomb logarithm of D-e, D-d, D-t and D-3He  for DT and  D3He fuels  in different  energy of deuteron and fuel temperatures. 86

 

 

He  به ازای . 89

 

 

جدول 4-4- مقادیر عددی سه پارامتر ثابت  برای سوخت­هایD-D،  D-T وHe³ D- 96

 

 

122

 

 

جدول5-2-نتایج جذاب بر اساس دانش امروزی. 155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

 

شکل 1-1- منحنی انرژی بستگی بر نوکلئون برحسب تابعی از جرم هسته ای.  6

 

 

شکل 1-2-  روش محصور سازی لختی محرک غیر مستقیم  در NIF. 12

 

 

شکل 1-3- سیم پیچ مارپیچی. 14

 

 

شکل 1-4- سیم پیچ های  پیچیده شده در اطراف قسمتهای سوار نشده    15

 

 

شکل1-5-نمونه ای از هندسه استلاتور. 16

 

 

شکل 1-6- هندسه توکامک معمولی را نشان می دهد. منبع: موسسه ماکس پلانک در فیزیک پلاسما. 18

 

 

شکل 1-7- پیشرفت به سوی راکتورهای همجوشی. 20

 

 

شکل 1-8- سه منبع گرمایش پلاسما در ITER. 22

 

 

شکل 1-9- واکنش دوتریم، تریتیوم. منبع: پروژه آموزش فیزیک معاصر  24

 

 

شکل 2-1- چرخه توانی برایتونی هلیومی برای طرحSFWB.. 31

 

 

شکل2-2- تاثیر مراحل خنک سازی  داخلی بر روی بازده چرخه. 36

 

 

شکل2-3- طرح چرخه توانی برایتون هلیومی به همراه باز گرمایش  37

 

 

شکل2-4- اثر TTD و   بر روی بیشینه بازده چرخه. 39

 

 

شکل2-5- حساسیت بازده چرخه به پارامتر های چرخش. 41

 

 

شکل3-1- سطح مقطع اتاقک HAPL.. 48

 

 

شکل 3-2- طرحی از زیر نمونه پوشش لیتیوم خود- خنک کننده. 50

 

 

شکل 3-3- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در مولفه های پوشش لیتیومی  50

 

 

شکل 3-4- طرحی از پوشش زایش  جامد. 52

 

 

شکل 3-5- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در اجزای پوشش SB.. 54

 

 

شکل 3-6- طرح کلی از مفهوم پوشش DCLL. 54

 

 

شکل 3-7- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در پوشش DCLL. 55

 

 

He در  و تابع پله ای 0. 67

 

 

He در  .. 67

 

 

شکل4-3- تغییرات دو بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت تریتونی برای سوخت DT  در  .  68

 

 

He در . 68

 

 

He به ازای  و تابع پله ای0.. 69

 

 

He به ازای .. 69

 

 

شکل 4-7- شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها  بر حسب  انرژی دوترونی  و دماهای تریتونی مختلف برای سوخت DT به ازای . 70

 

 

He  به ازای . 70

 

 

He  با ازای  سه چگالی سوخت متفاوت و تابع پله ای 0.. 71

 

 

He  با ازای  سه چگالی سوخت.. 71

 

 

شکل4-11- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها  بر حسب تغییرات  انرژی دوترونی و دمای تریتونی برای سوخت  D-T با ازای  سه چگالی سوخت.. 72

 

 

He با ازای  سه چگالی سوخت.. 72

 

 

شکل 4-13 سیم پیچ های  پیچیده شده در اطراف قسمتهای سوار نشده    75

 

 

 

شکل 4-14 تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها و یونها. 79

 

 

He  به ازای .. 82

 

 

شکل 4-16- تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی دوترونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT  به ازای .  83

 

 

شکل 4-17-تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی تریتونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT  به ازای .. 83

 

 

He  به ازای .  84

 

 

He به ازای . 84

 

 

شکل 4-20-تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به دوترونها بر حسب انرژی دوترون و دمای دوترونی برای سوخت  DT یا D-3He به ازای . 85

 

 

شکل 4-21- تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به تریتونها بر حسب انرژی دوترون و دمای تریتونی برای سوخت  DT به ازای . 85

 

 

He   به ازای . 86

 

 

شکل 4-23- تغییرات برد کل بر حسب انرژی دوترونی در دماهای متفاوت مربوط به سوخت  DT به ازای . 88

 

 

He به ازای . 88

 

 

شکل 4-25-. 90

 

 

شکل 4-26. 91

 

 

شکل4-27  تغییرات دو بعدی  بر حسب .. 91

 

 

شکل4-28-شکل دو بعدی تغییرات  بر حسب زمان (s) 92

 

 

شکل4-29- شکل دو بعدی تغییرات  بر حسب . 92

 

 

شکل4-30- شکل دو بعدی تغییرات  بر حسب . 94

 

 

شکل 4-31- شکل سه بعدی تغییرات توان  بجا گذاشته شده باریکه دوترون بر حسب دمای توزیع دوترون و زمان در سوخت. 94

 

 

شکل 4-32-. 98

 

 

شکل 4-33-  احتمال وقوع واکنش های حرارتی برحسب انرژی  دوترون  در دماهای مختلف سوخت . 99

 

 

He. 100

 

 

شکل 4-35- تغییرات لگاریتم کولنی بر هم کنش  بر حسب انرژی ذره آلفا و دمای الکترون. 101

 

 

شکل 4-36- انرژی بجاگذاری ذرات آلفا (خط بنفش ) ، توان باریکه دوترون (سبز نقطه چین -خط) و  تعداد دوترونها رسیده به سوخت بر واحد زمان ( قرمز خط چین). 102

 

 

شکل 4-37- توان بر واحد حجم ( آهنگ حجمی انرژی)  ایجاد شده  ناشی از گرمایش ذرات آلفا در سوخت D-T .. 105

 

 

He  .. 106

 

 

شکل 4-39- برد ذره آلفا در مرکز لکه داغ  در چگالی های مختلف سوخت  107

 

 

شکل 4-40- توان بر واحد حجم (آهنگ حجمی)  افزایش انرژی ناشی  از جاگذاری  انرژی ذرات آلفا در سوخت D-T ( بر اساس رابطه 5 زیر )  108

 

 

He. 108

 

 

شکل 4-42- آهنگ حجمی پراکندگی انرژی ناشی از هدایت الکترون ( ). 109

 

 

شکل5-1  تغییرات سه بعدی  شدت میدان الکتریکی برحسب عدد اتمی بار موثر و دما. 115

 

 

شکل 5-2- تغییرات دو بعدی  شدت میدان الکتریکی  برحسب دما به ازای مقادیر مختلف بار موثر. 116

 

 

شکل5-3- تغییرات دو بعدی  مقاومت ویژه  اسپیتزر  برحسب دما و  مقادیر مختلف بار موثر. 116

 

 

شکل5-4-  تغییرات سه بعدی  مقاومت ویژه اسپیتزر  برحسب بار موثر و دما. 117

 

 

شکل5-5- تغییرات دو بعدی میانگین عمق نفوذ برحسب تغییرات دما به ازای مقادیر مختلف بار موثر. 118

 

 

شکل5-6-تغییرات دو بعدی نیمه لگاریتمی  زمان خنثی سازی (s) برحسب دما(KeV) و  مقادیر مختلف بار موثر. 120

 

 

شکل5-7-  تغییرات سه بعدی  زمان خنثی سازی  برحسب بار موثر و دما  120

 

 

شکل5-8- تغییرات دو بعدی زمان پخش  برحسب دما و  مقادیر مختلف بار موثر. 121

 

 

شکل 5-9- تغییرات سه بعدی  زمان پخش  مغناطیسی برحسب  تغییرات بار موثر و دما. 122

 

 

شکل5-10-تغییرات سه بعدی نسبت زمان پخش به زمان خنثی سازی (Q) برحسب بار موثر و دما. 123

 

 

شکل5-11-. 126

 

 

شکل5-12-تغییرات دو بعدی      بر حسب   الف). به ازای وب) به ازای . 127

 

 

شکل5-13- تغییرات دو بعدی  برحسب . 128

 

 

شکل5-14-. 129

 

 

شکل 5-15-  تغییرات سه بعدی دما برحسب فاصله و ظرفیت گرمایی به ازای . 131

 

 

شکل5-16تغییرات سه بعدی ،  بر حسب  و  به ازای   و . 132

 

 

شکل 5-17-  تغییرات سه بعدی میدان الکتریکی بر حسب تغییرات شعاع r و  به ازای (معادله 13). 133

 

 

شکل5-18-  تغییرات چگالی جریان  بر حسب فاصله r 134

 

 

شکل5-19-تغییرات سه بعدی شدت میدان الکتریکی بر حسب تغییرات شعاع r و  به ازای (معادله 18).. 135

 

 

شکل5-20تغییرات سه بعدی شدت میدان مغناطیسی بر حسب تغییرات شعاع r و  به ازای (معادله 19). 136

 

 

شکل5-21-تغییرات سه بعدی میدان الکتریکی برحسب تغییرات C و  برای گرمایش قوی  به ازای j=61^10. 138

 

 

شکل5-22-  تغییرات سه بعدی میدان مغناطیسی برحسب تغییرات فاصله r و  برای گرمایش قوی. 139

 

 

 

 

 

محاسبه تحلیلی میدان های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده در گرمایش سوخت توسط الکترون های سریع تولید شده با استفاده از باریکه های لیزری در قلب راکتور های همجوشی

 

 

 

 

 

به وسیله ی: ابوذر شاکری

 

 

 

 

 

چکیده

 

 

همجوشی هسته ای شکلی از انرژی هسته ای تولید شده توسط عناصر سبک همجوشی کننده که عمدتاً ایزوتوپ های هیدروژن  ، دوتریوم (D) و تریتیوم (T)می باشند که انرژی همجوشی دارای مزایایی نسبت به منابع انرژی فسیلی و انرژی شکافت هسته ای است و ایمن است و گسیل گازهای گلخانه ای نمیکند ونیاز به نگهداری واکنش های زنجیره ای ندارد و دارای مواد رادیو اکتیو کمتری نسبت به انرژی شکافت است . که این پایان نامه شامل دو قسمت اصلی می باشد که به ترتیب در زیر می آیند:

 

 

قسمت اول :احتراق سریع با استفاده از مجموعه مخروط هدایت شده  توسط باریکه دوترونی (لیزر شتاب داده شده) پیشنهاد شده است . سوخت از پیش فشرده شده یکنواخت    توسط باریکه دوترونی با توزیع انرژی ماکسولی تا دمای   3 گرم می­شود. این طرح استفاده کامل از انرژی بجا گذاشته شده ذرات آلفای تولید شده توسط واکنش­های گرما هسته­ای را میسر می­سازد و می­تواند در حدود 5/4% انرژی باریکه یونی را در مقایسه با باریکه­های یونی از جنس پروتون یا کربن را ذخیره نماید . انرژی احتراق آزاد شده  توسط باریکه خارجی می­تواند به طور قابل ملاحظه­ای کاهش یابد.

 

 

قسمت دوم :میدان های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده توسط باریکه سریعی از الکترون ها در یک رسانا از نظر تحلیلی محاسبه می شوند، که شامل تغییر در مقاومت ویژه بخاطر گرمایش اهمی می باشد.  فرض می شود که مقاومت ویژه دارای یک قانون توانی دلخواه وابسته به دما باشد، چگالی جریان الکترونی سریع ثابت فرض می شود( بیم صلب) ، خنثی سازی بار فوری می باشد و اینکه پخش و پخش مغناطیسی ناچیز می باشد.

 

 

 

 

 

کلمات کلیدی: احتراق سریع، الکترون سریع، همجوشی هسته ای، انرژی همجوشی