ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ ДЕЙТЕРИДА БЕРИЛЛИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК - МИШЕНЕЙ (МЕТОДОМ ВСПЕНИВАНИЯ).

В.М. Дороготовцев, В.В. Горлевский^*, А.В. Забродин^*, О.Н. Крохин, Ю.Е. Маркушкин^*, Ю.А. Меркульев, С.А. Старцев, Н.А. Чирин^*, А.К. Шиков^*.

Физический институт им. П. Н. Лебедева, Москва, Россия
^*ГНЦ РФ ВНИИНМ им. А. А. Бочвара, Москва, Россия

    Мы разработали новый метод изготовления из дейтерида бериллия сферических оболочек √ лазерных мишеней, обладающих достаточной прочностью и продолжительным временем хранения дейтерий-тритиевой смеси. Метод основан на оригинальной технологии изготовления BeD₂ и BeDT слоев, развитой в Бочварском институте [1], и на высокотемпературной технологии формирования оболочек из быстро разлагающихся веществ, развитой в Лебедевском Физическом институте [2].
    Основными веществами, которые используются для изготовления мишеней для крупных лазеров NIF (USA) и MJL (France), являются полимеры, бериллий и реже стекло для тонкой внутренней оболочки. По нашему мнению, дейтерид бериллия BeD₂ является веществом сочетающим достоинства бериллия: низкое Z (Z=4) и высокую концентрацию ионов (1.25Ч10²³ см^-3), и полимеров: аморфную структуру, прозрачность, обладая прозрачностью, аморфной структурой, низким Z=2, и высокой концентрацией ионов 1.1Ч10²³ см^-3 . Кроме того, BeD₂ (или BeDT) обладает высокой концентрацией изотопов водорода 0.7Ч10²³ см^-3 и низкой плотностью 0.72 г/см³, что снижает вероятность развития гидродинамических неустойчивостей и уменьшает потери в энергии вспышки от турбулентного перемешивания на границе раздела оболочка-топливо.
    Проведенные исследования показали, что дейтерид бериллия обладает также необходимым для сферической мишени набором свойств: проницаемостью изотопов водорода соизмеримой с проницаемостью кварцевого стекла и прочностью при растяжении более высокой, чем у полимеров.

Литература

1. Yu. E. Markushkin, N. A. Chirin. Beryllium deuteride-tritide for laser targets. J. Moscow. Phys. Soc. 9, ╧1, (1999), pp. 76 - 81.
2. Akunets A.A., Dorogotovtsev V.M., Merkuliev Yu.A., Startsev S.A., and Cook R.C. Production of Hollow Microspheres from Solid Granules. Fus. Tech., 1995, v.23, (11), pp. 1872-1877

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 2D И 3D ЗАДАЧ ДВУХПУЧКОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ И ПЛОСКИХ ЛАЗЕРНЫХ МИШЕНЕЙ С МАЛОПЛОТНЫМ ПОГЛОТИТЕЛЕМ

С.Ю. Гуськов^*, Н.В. Змитренко, В.В. Никишин, И.В. Попов, В.Б. Розанов^*, В.Ф.Тишкин

Институт математического моделирования Российской Академии Наук, Москва, РОССИЯ
^*Физический институт им.П.Н.Лебедева Российской Академии Наук, Москва, РОССИЯ

    Представлены результаты численных расчетов сжатия сферической оболочки, окруженной малоплотным пористым поглотителем под действием двух пучков лазерного излучения, направленных навстречу друг-другу с заданным распределением интенсивности по пучку, в частности, соответствующим равномерной освещенности сферической поверхности [1]. Расчеты демонстрируют влияние распределения интенсивности и выравнивающих свойств пористого поглотителя на симметрию сжатия оболочки.
    В 3D расчетах облучения плоской мишени из различных материалов двутя параллельными разнесенными пучками исследовались процессы переноса энергии и выравнивания распределения поглощенной энергии. Параметры расчета соответствуют эксперименту [2]. В случае твердотельной мишени наблюдается ярко выраженная картина неоднородного распределения температуры, причем величина температуры в минимуме распределения составляет 10ё20% от максимального значения. В противоположность этому результату картина распределения температуры в пористых мишенях разной плотности (до- и сверхкритической) не обнаруживает двухпикового характера уже на ранних стадиях взаимодействия пучков с мишенью (t 0.2t_L , t_L- длительность импульса).

Литература

1. С.Ю.Гуськов, Н.В.Змитренко, В.Б.Розанов, Р.В.Степанов. Термоядерная мишень с высокими коэффициентами усиления для двухпучкового облучения. Наст. сборник, Звенигород, 2000.
2. V.N.Derkach, S.V.Bondarenko, S.G.Garanin et al.Book of Abstracts, 25-th Europ. Conf. on Laser Interaction with Matter, Formia, 1998, Italy.

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ОБОЛОЧКИ МИШЕНИ NIF

Антоненко Э.М., Дегтяренко Н.Н., Долголева Г.В., Елисеев Г.М., Ермолович В.Ф

РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров, Россия

    В докладе приводятся результаты численных исследований сжатия и горения капсулы, предлагаемой для исследования в лазерном проекте NIF (США). С помощью программы ALF построена зависимость выхода энергии из капсулы и зависимость запаса по зажиганию дейтерий-тритиевого газа от концентрации атомов меди a_Cu в бериллиевой оболочке и температуры на ее поверхности. Определен состав оболочки, при котором достигается максимальный выход энергии из мишени. Для проведения этих исследований в рамках технологии MIXER с помощью программы ПЕРСТ-3 были получены спектральные и одногрупповые пробеги для смеси бериллия с медью. Для оценки достоверности значений пробегов проведено сравнение их с данными измерений и расчетов по другим программам.

Литература

1. Антоненко Э.М., Долголева Г.В., Ермолович В.Ф. Одномерная методика сжатия и горения в задачах инерциального термоядерного синтеза. //ВАНТ. Серия: Математическое моделирование физических процессов. - вып.4. -с.62-66., 1996.
2. Елисеев Г.М. О табулировании функций и создании архивов данных. Сплайн для комптоновских сечений // ВАНТ. Сер. Методики и программы численного решения задач математической физики. Вып. 4(6). С. 64-69, 1979

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ РЭЛЕЯ-ТЭЙЛОРА В СЖИМАЕМЫХ СРЕДАХ

С. Г. Зайцев¹, В. В. Кривец¹, В. В. Никишин², С. Н. Титов¹, В. Ф. Тишкин², Е. И. Чеботарева¹

¹Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (ЭНИН), Ленинский пр. 19., 117927, Москва, Россия; тел. 7 (095) 955-3107, факс. 7 (095) 954-4250,
²Институт Математического Моделирования РАН, Миусская пл. 4а, 125047, Москва, Россия; тел.: 7 (095) 250-79-86, факс: 7 (095) 972- 07-23,

    В представленной работе получены количественные параметры, характеризующие возбуждение и развитие турбулентности в области перемешивания стратифицированных сжимаемых сред, движущихся с ускорением. Исследования проводились на оригинальной экспериментальной установке ИУ-03, созданной в ЭНИНе. Объектом исследования является область перемешивания между кислородно-водородной смесью и инертным газом. Ускоренное движение (g~ 10⁷ см/с²) вызывалось волнами сжатия, которые создавал фронт пламени, распространяющийся по горючей смеси. В работе изучалась эволюция формы области перемешивания при ее движении вдоль канала трубы. С этой целью измерялись амплитуды a(t) возмущений на поверхности между областью перемешивания и чистыми газами, а так же максимальная глубина проникновения L(t) одного газа в другой. Эти параметры определялись при обработке серии интерферометрических кадров, записанных в эксперименте. Данные величины были измерены на стадиях ускорения и торможения области перемешивания.
    Для решения 2D и 3D задач неустойчивости были разработаны специальные численные алгоритмы и программы. В них использовались квази-монотонные консервативные разностные схемы высокого порядка аппроксимации. По этим программам были проведены численные расчеты неустойчивости Рэлея - Тэйлора. Граничные условия для многомерных расчетов брались из одномерного численного расчета, согласованного с реальными экспериментами.
    Основные выводы:

1. Обнаружено, что по сравнению с развитием неустойчивости Рэлея-Тэйлора в несжимаемых средах, в условиях взаимодействия между падающими волнами сжатия и областью перемешивания происходит подавление неустойчивости Рэлея-Тэйлора.
2. Показано, что для развития неустойчивости Рэлея-Тэйлора в процессе ускоренного движения области перемешивания с возмущениями, начальная амплитуда которых была больше длины волны (al ), максимальная глубина проникновения одного газа в другой ( L(s)) возрастает линейно с расстоянием s, пройденным областью перемешивания.
3. На стадии торможения области перемешивания, в которой была возбуждена неустойчивость Рэлея-Тэйлора, глубина проникновения (L) одного газа в другой могла изменяться двумя способами. При торможении отраженными волнами сжатия (безударное торможение) L уменьшается. Если же торможение вызывается отраженной ударной волной - L возрастает.
4. Численное моделирование всех стадий развития неустойчивости было выполнено в хорошем соответствии с экспериментальными результатами.

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ РИХТМАЙЕРА-МЕШКОВА В СЛОИСТОЙ СИСТЕМЕ

А.Н. Алешин, С.Г. Зайцев, Е.В. Лазарева, С.В. Сергеев,

Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского, 117927 Россия, Москва, Ленинский пр. 19.Тел. (095)955-3107, Факс. (095)954-4250, E-mail sgz@mazilin.msk.ru

    Исследование эволюции неустойчивости Рихтмайера-Мешкова в слоистых системах выполнено для перехода ударной волны из легкого газа А в тяжелый газ С через слой Dгаза В промежуточной плотности. Камерa низкого давления ударной трубы разделена на три части двумя тонкими пленками. Исходные поверхности контакта между газами А/В (К⁰_АВ) и В/С (К⁰_ВС) имеют двухмерную синусоидальную (2D) форму с длиной волны l =36 мм и амплитудой а₀=10мм (полный размах синусоиды). Толщина Dисходного слоя была 20, 37 и 56 мм. Процесс эволюции К_АВи К_ВС визуализировался в сечениях 3.5< Х< 113.5 мм или 220< Х< 330 мм от места крепления пленки, отделяющей газ В от газа С. В исходном состоянии давление равно 0.5 атм. Определялось наибольшее расстояние L(Х) вдоль оси канала между ⌠чистыми■ ударно сжатыми потоками А и С для различных значенийDгаза В. Число Маха падающей ударной волны по He М₀=2.6╠ 0.2. В результате экспериментально обнаружен эффект подавления неустойчивости в слоистой системе для комбинации: А ≈ He, В ≈ Ar, С ≈ Xe [1]. Как продолжение работы поставлена серия экспериментов по изучению влияния параметров промежуточного слоя на ширину зоны перемешивания. В качестве газа В использовались Ne, Ar или Kr. Величина L(X) сопоставлялась с ранее полученными экспериментальными данными по глубине внедрения L_2D ударно сжатого газа He в Xe при переходе ударной волны через 2D область контакта с l =36 мм и а₀=10 мм в отсутствие промежуточного слоя [1,2].
    Наименьшую ширину зона перемешивания имеет, если He и Xe разделены слоем Ne (рис. 1), при этомD =37 мм (~l ) и X=8l . Числа Атвуда для обеих границ He/Ne и Ne/Xe наиболее близки: 0.667 и 0.735. L здесь не превысила 0.4 от L в отсутствие слоя.
    На рис. 2 представлены значения L/L_2D, варьировалась толщина Dслоя Ne. Замеры L осуществлялись в сечении X=8l . Если D> 1.5l, неустойчивости на К_АВ и К_ВС развиваются на начальном этапе независимо. При уменьшенииDдо~ (0.5ё 1)lнаблюдается резкое замедление скорости роста зоны перемешивания, обусловленное сильным сжатием слоя, вызванным прохождением по нему искаженных преломленной и отраженной ударных волн, а также реверберацией волн сжатия и разрежения между К_АВ и К_ВС. Минимум ширины зоны перемешивания наблюдается, как и в случае Ar, приD~l .

Литература

1. А.Н.Алешин, Е.В.Лазарева, С.В.Сергеев, С.Г.Зайцев. К вопросу о подавлении неустойчивости Рихтмайера-Мешкова.// Доклады Академии Наук. т. 363, ╧2, 1998.
2. Aleshin AN, Zaytsev SG, Lazareva EV (1995) Refraction of a Shock Wave Through a Sinusoidal Discontinuous Interface Separating Gases of Different Densities. Proceedings Of The 19th International Simposium On Shock Waves, 1995, 255-260.

О РАЗЛЕТЕ ВЕЩЕСТВА, НАГРЕТОГО УЛЬТРАКОРОТКИМ ЛАЗЕРНЫМ ИМПУЛЬСОМ

С.И. Анисимов, В.В. Жаховский, Н.А. Иногамов, А.М. Опарин, Ю.В. Петров

    В современных экспериментах мощные субпикосекундные лазерные импульсы используются для сверхбыстрого плавления конденсированного вещества. С помощью оптической диагностики установлено, что в разлетающемся нагретом веществе формируется сложный профиль плотности с резкими градиентами, существенно отличающийся от обычной волны разрежения.
    Настоящая работа посвящена анализу разлета вещества в условиях таких экспериментов. Показано, что если адиабата разгрузки входит в двухфазную область между тройной и критической точками, то в разлетающемся веществе формируется жидкая оболочка, заполненная двухфазным веществом низкой плотности. Оболочка движется с постоянной скоростью. В двухфазном веществе скорость есть линейная функция координаты (течение с однородной деформацией), а плотность не зависит от координаты и уменьшается обратно пропорционально времени.

РАЗВИТИЕ НЕУСТОЙЧИВОСТЕЙ РЭЛЕЯ--ТЕЙЛОРА И РИХТМАЙЕРА≈МЕШКОВА В ТРЕХМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ: ТОПОЛОГИЯ ВИХРЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Н.А. Иногамов, А.М. Опарин

    Рассматривается эволюция границы жидкости при развитии перемешивающих неустойчивостей. Вихревые нити, перемещающие жидкие массы, являются образующими граничной поверхности. Имеется глубокое различие между двумерными и трехмерными движениями. В первом случае вихри прямолинейны в плоской и кольцеобразны в осесимметричной геометриях. Во втором случае формы вихрей очень сложны. Исследованы пространственно-периодические ("одномодовые") решения, важные в теории перемешивания. Эти решения описывают одномерные цепочки чередующихся пузырей и струй в двумерной геометрии и плоские (двумерные) решетки пузырей и струй в трехмерной геометрии. Впервые получено аналитическое описание основных типов решеток (прямоугольной, гексагональной и треугольной). Аналитика сопоставляется с результатами численного моделирования.

ГЕНЕРАЦИЯ КИЛЬВАТЕРНОЙ ВОЛНЫ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ФЕМТОСЕКУНДНОГО ИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА В ИОНИЗУЮЩЕМСЯ ГАЗЕ

Н.Е. Андреев, М.В. Чеготов

Научно - исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий, Объединенного Института Высоких Температур РАН, Москва, Россия

    Исследуется процесс генерации кильватерной плазменной волны при распространении ультракороткого интенсивного лазерного импульса в ионизующемся газе. По сравнению со ставшим уже классическим резонансным способом возбуждения кильватерной волны в заранее приготовленной плазме [1] генерация плазменной волны в ионизующемся газе обладает существенной особенностью. В условиях, когда плазма рождается в результате ионизации сравнительно разреженного газа полем короткого, интенсивного лазерного импульса, воздействие на свободные электроны плазмы объемной пондеромоторной силы является неадиабатическим в масштабах периода плазменных колебаний. Это обстоятельство связано с тем, что ионизация сравнительно разреженного газа полем короткого, интенсивного лазерного импульса с длиной волны порядка 1 мкм происходит по туннельному механизму, а вероятность ионизации в единицу времени W при этом оказывается много большей по сравнению с электронной плазменной частотой. Найдена зависимость амплитуды кильватерной плазменной волны от длительности импульса при различных поляризациях лазерного поля (линейной и циркулярной) с учетом возбуждения гармоник, сопровождающих туннельную ионизацию [2]. Показано, что при больших интенсивностях в легких газах влияние ионизационных процессов на кильватерное поле пренебрежимо мало в условиях резонансного возбуждения плазменной волны пондеромоторной силой и оказывается определяющим вдали от резонанса.

    Работа выполнялась при поддержке РФФИ, проект ╧ 98-02-16263.

Литература

1. Горбунов Л.М., Кирсанов В.И., ЖЭТФ, 1987, т. 93, N2, с. 509.
2. Brunel F., J. Opt. Soc. Am. B, 1990, v. 7, p. 521.

ИЗЛУЧЕНИЕ ГАРМОНИК В ПРОЦЕССЕ ИОНИЗАЦИИ ГАЗА ФЕМТОСЕКУНДНЫМ ИНТЕНСИВНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИМПУЛЬСОМ

Н.Е. Андреев, М.В. Чеготов

Научно - исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Объединенного Института Высоких Температур РАН, Москва, Россия

    При воздействии на сравнительно разреженный газ коротким, интенсивным лазерным импульсом с длиной волны порядка 1 мкм ионизация атомов этого газа происходит по туннельному механизму. Вероятность ионизации W при этом сильно нелинейным образом зависит от величины электрического поля лазерной волны Е, так что в результате ионизация происходит главным образом в моменты времени вблизи максимумов осциллирующей величины |E|. В свою очередь зависимость W(|E|) приводит к возникновению гармоник в нелинейной поляризации ионизуемого вещества [1,2]. Используя подход статьи [3] в настоящей работе исследуется возможность излучения ионизуемым веществом электромагнитных волн на частотах, соответствующих гармоникам нелинейной поляризации. Исследуется диаграмма направленности излучения на этих гармониках. Обсуждается возможность использования полученных результатов для целей диагностики процессов ионизации вещества интенсивными, короткими лазерными импульсами.

    Работа выполнялась при поддержке РФФИ, проект ╧ 98-02-16263.

Литература

1. Brunel J., J. Opt. Soc. Am. B, 1990, v.7, p. 521.
2. Андреев Н.Е., Чеготов М.В., Тезисы докладов XXVI Звенигородской Конференции по физике плазмы и УТС, 5-9 апреля 1999 г., с.132.
3. Platonenko V.T., Strelkov V.V., Proc. of SPIE, v. 3735, 1999, ICONO▓98, Ultrafast Phenomena and Interaction of Superstrong Laser Fields with Matter: Nonlinear Optics and High-Field Physics, 29 June - 4 July 1998, Moscow, Russia, pp. 190-202.

СПЕКТРЫ КОЛЕБАНИЙ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ИОНИЗАЦИИ В ПОЛЕ ИНТЕНСИВНОГО КОРОТКОГО ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА

М.В. Чеготов, ^*М. Чижков

Научно - исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Объединенного Института Высоких Температур РАН, Москва, Россия.
^*Московский Инженерно-физический Институт, Москва, Россия.

    При воздействии на вещество коротких (длительностью менее 100 фс), интенсивных (пиковой интенсивностью более 10¹⁶Вт/см²) с длиной волны порядка 1 мкм лазерных импульсов ионизация атомов вещества происходит при значениях параметра Келдыша g [1] меньших единицы [2]. В таких условиях основным механизмом является туннельный механизм [1]. Особенностью этого процесса является то, что рождающийся в таком процессе ионизации электрон (электрон ионизации) имеет в момент рождения скорость равную нулю [3]. В настоящей работе исследуются спектры релятивистского движения электрона вдоль различных направлений (вдоль направления распространения электромагнитного импульса и в перпендикулярных к нему направлениях) в зависимости от начальных условий в момент ионизации. Эти различные начальные условия отвечают вероятностному выходу электронов при ионизации атомов (ионов) сильным лазерным полем. Вероятность ионизации при этом описывается известными формулами АДК [4]. Спектры колебаний коллектива электронов при ионизации вещества лазерным импульсом получается в результате усреднения спектра одного электрона с произвольными начальными условиями в соответствии с формулами АДК.

    Работа выполнялась при поддержке РФФИ, проект ╧ 98-02-16263.

Литература.

1. Л.В. Келдыш, ЖЭТФ, 1964, 47, вып.5, 1945.
2. М.В. Чеготов, ⌠Деформация временного профиля ионизующего фемтосекундного лазерного импульса под действием потерь на остаточную энергию■, Физика Плазмы (в печати).
3. N.B. Delone, V.P. Krainov, J. Opt. Soc. Am. B, 1991, 8, 1207.
4. М.В. Амосов, Н.Б. Делоне, В.П. Крайнов, ЖЭТФ, 1986, 91, 2008.

ДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ СЛАБЫХ УДАРНЫХ ВОЛН В ТВЕРДОМ МАТЕРИАЛЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА.

С.Ю. Гуськов, И.Я. Доскоч, ^*Н.В. Змитренко, ^**А. Карузо, В.Б. Розанов, ^**К. Странгио.

Физический Институт РАН, Москва
^*Институт Математического Моделирования РАН, Москва
^**ICF Physics and Technology (Euroatom-ENEA Association, Frascati, Italy).

    В данной работе представлены результаты исследований по распространению слабых ударных волн в плоских мишенях из алюминия. Изучались ударные волны, образующиеся в результате воздействия лазерного импульса с длиной волны l=1 мкм и плотностью потока I = 10¹⁰√10¹⁴ Вт/см² для различных вариантов экспериментов: с плоским Al-слоем конечной толщины, с Al-слоем покрытым прозрачным для излучения веществом (для увеличения импульса давления [1]), с двумя Al-слоями, разделенными тонкой щелью. В работе построена аналитическая модель и приведены результаты расчетов процесса генерации импульса давления при поглощении лазерного излучения, динамики затухания и глубины проникновения слабой ударной волны в материал. Уравнения состояния материалов брались по моделям атомов Томаса-Ферми и Томаса-Ферми с поправками[2] . Расчеты велись по одномерному коду ДИАНА. Приведено сравнение с экспериментом [1].
    Представлены также результаты расчетов распространения слабых ударных волн в Al при плотности потока лазерного импульса 10¹⁰√10¹¹ Вт/см² по двумерным гидродинамическим программам, разработанным в лаборатории ICF Physics and Technology (Euroatom-ENEA Association, Frascati, Italy).

Литература.

1. L.Berthe, R.Fabbro, et al. Shock waves from a water-confined laser-generated plasma. J.Appl.Phys. 82(6) 1997
2. Я.Б.Зельдович, Ю.П.Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений.М.: Наука, 1966.

МЕТОДИКА MIXER РАСЧЕТА СЕЧЕНИЙ ПОГЛОЩЕНИЯ ФОТОНОВ В СМЕСЯХ

Дегтяренко Н.Н., Елисеев Г.М.

РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, Россия

    Во ВНИИЭФ для расчета матриц сечений поглощения и пробегов фотонов в смесях созданы программа MIXER и интерполяционная технология MIXER. В программе MIXER сечения (в силу аддитивности по компонентам смеси и некоторого правила соответственных состояний) вычисляются по данным для компонент. Такой подход позволяет заранее насчитать сечения для элементов таблицы Менделеева и в последующем вычислять их не по сложным квантовомеханическим формулам, а интерполяцией в имеющихся таблицах. В процессе создания технологии с помощью программы ПЕРСТ-3 [1], созданной по методике [1,2], во всей области изменения аргументов были заблаговременно сосчитаны матрицы необходимых величин и созданы пять архивов. Архив ширин уровней атомов и архив сечений. Зависимость сечений поглощения в линиях от частоты фрактальна [1]. Поэтому создан архив осредненных сплайн-спектров [1] (аппроксимаций массивов сечений по частоте интерполяционными в среднем гиперболическими сплайнами [3], которые строятся по гистограммам сечений). Применение архива сплайн-спектров существенно облегчает и несколько повышает точность вычислений по программе MIXER. Создан служебный архив имен файлов из архивов сечений. При проведении вычислений матриц пробегов по заказам заполняется архив заданий. Данные в архивах позволяют в небольшие календарные сроки рассчитать с помощью программы MIXER матрицу сечений (пробегов) для смеси произвольного состава, проконтролировать ранее выполненные расчеты. Методика ПЕРСТ-3 достаточно проста, поэтому проведено сравнение результатов, полученных по ПЕРСТ-3, c вычислениями по другим программам и с данными измерений, которые показали, что расчеты обладают достаточной точностью.

Литература

1. Дегтяренко Н.Н., Елисеев Г.М., О фрактальности и сплайн-спектре сечений поглощения фотонов в плазме // Фракталы в прикладной физике, Арзамас-16, ВНИИЭФ, 1995г. С.175.
2. Никифоров А.Ф., Новиков В.Г., Соломянная А.Д., Самосогласованная водородоподобная модель среднего атома для вещества с заданной температурой и плотностью // Теплофизика высоких температур. 1996. Т.34. ╧2. С.220.
3. Елисеев Г.М., L-сплайны, порождаемые уравнениями с постоянными коэффициентами // Физическая механика неоднородных сред, Новосибирск, ИТПМ, 1984г., С. 146.

ВЫНУЖДЕННОЕ КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ НА БОЛЬШИЕ УГЛЫ КОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ПЛАЗМЕ

Н.Е. Андреев, С.Ю. Калмыков

Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий ОИВТ РАН, Москва, Россия.

    Аналитически исследованы особенности вынужденного комбинационного рассеяния на большие углы короткого лазерного импульса в разреженной однородной плазме. В приближении слабой связи рассмотрена задача о конвективном усилении рассеянного излучения в системе отсчёта, сопутствующей лазерному импульсу. Для углов рассеяния, не близких к нулевому, найденное решение показывает, что существует связь между геометрическими параметрами импульса (его продольным и поперечным размерами) и возможностью достижения максимального пространственного усиления рассеянного излучения в системе отсчёта, связанной с импульсом. Именно, для заданного отношения поперечного размера импульса к продольному максимальное усиление достижимо для углов рассеяния, превышающих удвоенный арккотангенс этого отношения, что является следствием влияния граничных условий для распадных волн, поставленных на боковых поверхностях импульса накачки. Для заданного угла рассеяния, не близкого нулю, лазерный импульс, чей поперечный размер значительно превосходит его длину, умноженную на котангенс половинного угла рассеяния, можно считать одномерным и пренебречь граничными условиями на его боковых поверхностях; в этом случае показано, что инкремент усиления не зависит от угла рассеяния.

    Работа выполнялась в рамках проекта РФФИ ╧ 98-02-16263.

О ВЛИЯНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ВОЛН НА ВЫНУЖДЕННОЕ КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ КОРОТКИХ МОДУЛИРОВАННЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ПЛАЗМЕ

Н.Е. Андреев, С.Ю. Калмыков

Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий ОИВТ РАН, Москва, Россия.

    Исследованы спектральные характеристики вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) на большие углы короткого модулированного лазерного импульса в разреженной плазме, в которой возбуждена длинноволновая электронная плазменная волна (ДПВ) с релятивистской фазовой скоростью. С целью описания ВКР лазерного импульса в режиме самомодуляции и моделирования эффектов, происходящих при возбуждении ДПВ вследствие резонансной модуляционной неустойчивости импульса [1] допускалась отстройка от резонансной плазменной частоты как разности частот спектральных компонент импульса, так и частоты ДПВ. В присутствии заданной свободной слабонелинейной ДПВ исследовано конвективное усиление неустойчивых мод в системе отсчёта, связанной с импульсом, в режимах слабой и сильной связи. Дисперсионный анализ, показал, что в режиме слабой связи стоксовы компоненты, соответствующие рассеянию каждой из спектральных компонент импульса, могут быть в значительной степени подавлены, если нормированная амплитуда ДПВ превосходит отношение плазменной частоты к частоте лазерного импульса. При соблюдении последнего условия в спектре ВКР возникают антистоксовы компоненты от каждой из спектральных компонент импульса. Показано, что с увеличением отстройки частоты РПВ от плазменной эффект подавления становится менее выраженным.

    Работа выполнялась в рамках проекта РФФИ ╧ 98-02-16263.

Литература.

1. Андреев Н.Е. , Кирсанов В. И., Горбунов Л.М., Погосова А.А., Сахаров А.С., Физика плазмы, 1996, Т. 22, С. 419.

МНОГОСТАДИЙНОЕ МОНОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УСКОРЕНИЕ СГУСТКОВ ЭЛЕКТРОНОВ КИЛЬВАТЕРНОЙ ВОЛНОЙ.

Н.Е. Aндреев, С.В. Кузнецов, И.В. Погорельский

Научно - исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Объединенного Института Высоких Температур РАН, Москва, Россия

    Лазерно-плазменное ускорение сгустков электронов в кильватерной волне до высоких энергий (~10 Гэв и более) предполагает использование нескольких ускоряющих стадий. Однако, при этом возникает проблема обеспечения стабильности параметров, определяющих качество ускоряемого сгустка. Посредством численного моделирования показано, что при многостадийном ускорении энергетические и пространственные характеристики ускоряемого в кильватерной волне электронного сгустка определяются не только его начальными пространственными размерами, но и положением области инжекции сгустка в ускоряющую стадию и её длиной. Физической причиной, приводящей к разрушению сгустка при многостадийном ускорении, является продольная неоднородность фокусирующих сил по длине стадии. Область инжекции сгустка не должна быть слишком близка к границе фокусирующей фазы волны, так как в противном случае часть электронов не удерживается в приосевой области кильватерной волны при инжекции сгустка в следующую стадию вследствие роста поперечного (к направлению ускорения) импульса электронов в процессе их ускорения. Длина ускорительной стадии также должна быть ограничена, так как с ростом фокусирующих сил в конце стадии возрастает амплитуда поперечного импульса электронов. Результаты трехмерного численного моделирования показывают, что подбором оптимальной фазы инжекции и оптимальной длины стадии можно обеспечить многостадийное ускорение в слабо нелинейной кильватерной волне компактного сгустка электронов, получаемого из современных инжекторов после бунчировки, до энергии ~10 Гэв с сохранением качества его параметров, т.е. его моноэнергетичности при сохранении компактности и нормализованного эмиттанса.

    Работа выполнена при частичной поддержке Российским фондом фундаментальных исследований, грант РФФИ ╧ 98-02-16263.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХПУЧКОВОГО НАГРЕВА И СЖАТИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ МИШЕНЕЙ С МАЛОПЛОТНЫМ ПОКРЫТИЕМ.

А.Б. Искаков^*, И.Г. Лебо, В.Б. Розанов, В.Ф. Тишкин^*

Физический институт им.П.Н.Лебедева РАН,
^*Институт математического моделирования РАН

    В [1] обсуждается возможность осуществления устойчивого сферического сжатия, достижения условий зажигания при облучении мишеней с малоплотным покрытием двумя лазерными пучками. В докладе представлены результаты двумерных численных исследований нагрева и сжатия оболочечной мишени с таким покрытием двумя лазерными пучками, имеющими специальным образом подобранное распределение интенсивности излучения.
    Расчеты были сделаны по двумерной лагранжевой программе ⌠АТЛАНТ_С■ в цилиндрических координатах (r,z) [2] . Лазерное излучение с длиной волны 1,06 мкм имело полную энергию в импульсе 100 Кдж в двух пучках, падающих навстречу друг-другу. Распределение интенсивности в каждом пучке удовлетворяло соотношению q(r,t)=q₁(t)*q₂(r), q₁(t)- прямоугольный треугольник с основанием 3 нс, q₂(r)=C/SQRT(1-r²/R_f²+0.0001 ) , где R_f = 1.54 млм, начальный радиус мишени, С-нормировочный параметр. Были сделаны расчеты для случая оболочечных мишеней из полистирола, заполненных ДТ-газом с начальной плотностью 0.1 млг/см³. Толщина оболочки варьировалась от 10 до 40 мкм, при фиксированном внутреннем радиусе 0.9 млм. Снаружи находилось малоплотное вещество ( с начальной плотностью 2 млг/см³ ) и радиусом R_f = 1.54 млм, моделирующее пенообразную среду. В расчетах полагалось, что гомогенизация пены происходит мгновенно.
    В докладе представлены результаты вариантов расчетов, когда

1. оболочка ( с начальной плотностью r=1 г/см³) и малоплотное покрытие имели идеальную сферическую форму,
2. на экваторе мишени при r>R₂ (R₂ - внешний радиус плотной оболочки) помещался тонкий слой плотного полиэтилена ( с нормальной плотностью 1 г/см³ ), удерживающий вещество от разлета ( ⌠кольцо Сатурна■),
3. на внешней поверхности оболочки был создан ⌠рельеф■ в виде R(q )=R₂+a*cosq , где a= 5 мкм.

    Авторы благодарят Н.В. Змитренко за полезные обсуждения.

Литература.

1. С.Ю. Гуськов, Н.В. Змитренко, В.Б. Розанов, Р.В. Степанов. Термоядерная мишень ⌠лазерный парник■ с высоким коэффициентом усиления для двухпучкового облучения. Настоящий сборник. Звенигород 2000.
2. А.Б. Искаков, И.Г. Лебо, В.Ф. Тишкин. Программа ⌠АТЛАНТ_С■ для двумерного моделирования задач лагранжевой газовой динамики в цилиндрической геометрии■. Препринт ФИАН,M.,1999, ╧47
3. I.G. Lebo, V.B. Rozanov, V.F.T ishkin. Laser and Particle Beams, 1994,v.12,361

ВЛИЯНИЕ СОБСТВЕННОГО МАГНИТНОГО МОМЕНТА ЭЛЕКТРОНОВ НА СПЕКТР СОБСТВЕННЫХ МОД ПЛАЗМЫ, ВОЗНИКАЮЩЕЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ МОЩНОГО СУБПИКОСЕКУНДНОГО ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА С ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ МИШЕНЬЮ

П.А. Поляков

МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет, Москва, Россия.

При взаимодействии мощного субпикосекундного лазерного импульса с твердотельной мишенью с потоком энергии превышающим 10¹⁷ Вт/см² в скин -слое мишени возникает плазма с электронной плотностью более 10²³ см^-3. Согласно проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями в образующейся плотной плазме генерируется квазистационарное интенсивное магнитное поле до 10⁸ Гс [1], [2]. При указанных параметрах на динамику электронов и коллективные процессы в плазме может оказать существенное влияние спиновая переменная и соответствующий ей собственный магнитный момент электронов. В данной работе проведено теоретическое исследование влияния собственного магнитного момента электронов на коллективный спектр плазменных мод. Исследование проводилось в рамках квазиклассического описания динамики вектора спина электрона Баргманна-Мишеля-Телегди [3] и в приближении ■холодной■ гидродинамики. В результате установлено, что несмотря на относительно малую величину эффективного самосогласованного электромагнитного поля, обусловленного собственными магнитными моментами электронов, его влияние может быть важным в области циклотронной частоты. В частности, в случае волн, распространяющихся перпендикулярно квазистационарному магнитному полю, в плотной плазме возможно возникновение новой плазменной ветви в области электронной и циклотронной частоты, что может привести к просветлению плазмы или к резонансному поглощению электромагнитных волн. Работа поддержана проектом МНТЦ ╧856.

Литература.

1. Borghesi M. and et. al. Phys. Rev. Lett. A. 1998, V. 80, p. 5137.
2. Pukhov A. and Meyer-ter-Vehn J. Phys. Rev. Lett. A. 1996, V. 77, p. 3975T.
3. Тернов И.М. Введение в физику спина релятивистских частиц. М.:МГУ. 1997.

ФРАКТАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ПРИ РАЗВИТИИ БЫСТРОЙ ХАОТИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ПОТОКОВ В ЛАЗЕРНОЙ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ ПЛАЗМЕ

В.С. Беляев, ^*О.П. Поляков

Центральный научно-исследовательский институт машиностроения Российского авиационно-космического агентства, Королев, Россия
^*МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет, Москва, Россия

    В данной работе исследовано движение электронных потоков в скин - слое твердотельной мишени, вызванное воздействием электрического поля мощного фемтосекундного лазерного импульса. В рамках одномерной модели проведено численное моделирование коллективной динамики 10⁵ крупных частиц под воздействием осциллирующего гармонического однородного и неоднородного электрического поля. Показано, что для однородного образца движение электронных потоков представляет собой регулярные вынужденные колебания, соответствующие приближению холодной нелинейной гидродинамики. Это приближение широко используется для теоретических исследований и моделирования нелинейных плазменных процессов, вызванных взаимодействием лазерного импульса с плазмой (см. например [1]). Однако, при наличии в твердотельной мишени микроскопической трещины, динамика электронных потоков качественно меняется. Происходит быстрая хаотизация (за время порядка десяти плазменных периодов) распределения скоростей электронных потоков до эффективной температуры порядка осцилляторной энергии электронов. Кроме этого в плазме генерируется небольшое количество быстрых электронов с энергией на два порядка превышающую тепловую. Показано, что спектр мощности осцилляций электрического поля при наличии микротрещин имеет шумовую составляющую. Установлено, что микротрещины приводят к появлению на фазовых диаграммах хаотических аттракторов, имеющих фракталоподобную структуру.

    Работа поддержана проектом МНТЦ ╧ 856.

Литература.

1. Sprangle P., Esarey E., Ting A. Phys. Rev. A , 1990, v. 41, p. 4464.

СОГЛАСОВАНИЕ ФОРМЫ ТОКА И ПРОФИЛЯ ПЛОТНОСТИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОРОДНОГО СЖАТИЯ ГАЗОВЫХ ЛАЙНЕРОВ

А.Н. Слесарева, И.В. Глазырин, О.В. Диянков, С.В. Кошелев, И.В. Красногоров

Российский Федеральный Ядерный Центр - ВНИИТФ, Снежинск, Россия

    Сжатие однородного плазменного столба магнитным полем протекающего по нему тока приводит к развитию МГД-неустойчивостей. Использование двухкаскадных газовых лайнеров позволяет существенно повысить устойчивость сжатия [1]. Поскольку такие лайнеры формируются соплами Лаваля, их начальное распределение существенно неоднородно по радиусу. Сжатие лайнеров определяется формой и амплитудой импульса тока. Меняя форму тока в соответствии с профилем плотности, можно изменять ускорение плазмы, влияющее на уровень развития МГД-неустойчивости.
    В простейшем случае профиль тока состоит из двух импульсов - положительного и отрицательного. За время сжатия первым импульсом магнитное поле диффундирует в плазму. Когда ток уменьшается до нуля, магнитное поле остается вмороженным в плазму. Во время второго импульса тока оставшееся внутри поле и поле, образованное импульсом тока обратной полярности, приводят к значительному увеличению пондермоторной силы grad(B²/8p) в приграничной области. Вмороженное поле действует как буфер между возмущенной и невозмущенной областями. Большой градиент магнитного давления в приграничной области эквивалентен действию сильного поршня, следовательно, неустойчивости должны расти сильнее, чем в случае однонаправленного тока. Но конфигурация магнитного поля в плазме такова, что в верхних слоях лайнера действует сильный поршень, разгоняющий плазму до больших скоростей, а внутри лайнера есть поле, которое не дает развиваться неустойчивости. Такая структура приводит к интенсивному устойчивому сжатию.
    Подбирая изменение тока от времени, можно решить задачу о формировании внутреннего поля для данного распределения плотности. Это означает сжатие лайнера с контролируемым уровнем развития неустойчивости.
    Проводилось сравнение сжатия однородного плазменного столба, концентрических оболочек и двойного газового лайнера импульсом тока, меняющего полярность, с результатами сжатия однонаправленным током. Получено, что при определенных временах переключения тока существенно возрастает мощность излучения.
    Все расчеты выполнены с использованием двумерной МГД программы MAG [2].

    Работа частично финансировалась за счет МНТЦ, проекта #525.

Литература

1. Бакшт Р.Б., Дацко И.М., Орешкин В.И. и др., Физика плазмы, 1996, том 22, стр 622-628.
2. Oleg V. Diyankov, Igor V. Glazyrin, Serge V. Koshelev, Computer Physics Communications, 1997, 106, 76-94.

СОВРЕМЕННЫЕ МИШЕНИ С МАЛОПЛОТНЫМИ СЛОЯМИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ЛАЗЕРНОМУ ТЕРМОЯДЕРНОМУ СИНТЕЗУ.

Н.Г. Борисенко., А.И. Громов., С.Ю. Гуськов., В.М. Дороготовцев., Ю.А. Меркульев.

Физический институт им П.Н. Лебедева РАН, г Москва, Россия.

    Одним из ключевых подходов к решению проблемы лазерного термоядерного синтеза является использование мишеней с малоплотными слоями, дающими возможность эффективно использовать возможности существующих установок и получить ряд интересных результатов на установках, вводящихся в строй [ 1, 2, 3 ].
    Обсуждаются физические принципы работы и технология изготовления мишеней с малоплотными полимерными и металлополимерными слоями для исследования процессов в высокотемпературной плазме .
    Представлены многослойные комбинированные среды внутри мишеней в виде слоёв пен и ультрадисперсных порошков металлов, а также малоплотных металлополимерных слоёв . Анализируются требования к подобным средам.

Литература

1. A.I. Gromov., N.G. Borisenko., S.Y. Gus'kov ., Yu.A. Merkul'ev, and A.V. Mitrofanov. " Fabrication and monitiring of advanced low-density media for ICF targets." Laser and Particle Beams". 1999, vol 17, no 4, pp 1-10.
2. Г.А Вергунова., А.И.Громов., С.Ю. Гуськов., Н.Н.Демченко., И.Г. Лебо., Ю.А. Меркульев., В.Б. Розанов., А.А., Рупасов., В.В. Гаврилов., А.Ю.Гольцов.,Н.Г.,Ковальский., В.Н. Кондрашов., A. Caruso., C. Stranglio., C.Г. Гаранин., Г.А. Кириллов., С.А. Сухарев,. Ю.С. Касьянов., Н.В. Змитренко., В.В. Никишин., В.Ф. Тишкин., В.В. Демченко., Р.В. Степанов." Физические процессы в мишени"Лазерный парник": экспериментальные результаты,теоретические модели,численные расчёты". Препринт ФИАН, 1999, N 58.
3. Yu.A.Merkul'ev., N.G. Borisenko., N.A Chirin.,V.M. Dorogotovtsev., A.I. Gromov., S.Y.Gus'kov., Yu.E.Markushkin., V.F. Petrunin., A.K. Shikov. " Research of target fabrication possibility for new direct smoothing laser irradiation". Abstr the 13th Target Fabrication Meeting. Catalina Island, California, USA, 1999. Preprint FIAN, 1999, N 62.

ДЕНСИТОГРАФИЯ МИКРОРАДИОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ МИШЕНЕЙ ЛАЗЕРНОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА.

А.И. Громов., Ю.А. Меркульев., А.И. Никитенко., С.М. Толоконников.

Физический институт им П.Н. Лебедева РАН, г Москва, Россия.

    Обсуждаются вопросы денситографии рентгеновских изображений микрообъектов - мишеней для лазерного термоядерного синтеза.
    Поскольку точность изготовления и контроля мишеней прямо влияет на конечные результаты экспериментов ЛТС, в этой связи важны надёжные, прецизионные методы контроля мишеней [ 1, 2 ] .
    Подробно рассматриваются процесс рентгеновского экспонирования и стадии обработки особовысокоразрешающих фотоматериалов для получения требуемого контраста и степени почернения. Исследованы вопросы влияния параметров используемой микроденситометрии на точность характеризации, как отдельных частей, так и всей сложной, многооболочечной мишени.
    Результаты микрорадиографического метода сравниваются с методами электронной микроскопии и лазерной интерферометрии.

Литература

1. A.I Gromov., Yu.A. Merkul'ev." Diagnostic laser targets". Nova Science Publishers. 1996, vol. 200, pp 57-71.
2. A.I. Gromov., N.G. Borisenko., S.Y. Gus'kov ., Yu.A. Merkul'ev, and A.V.Mitrofanov. " Fabrication and monitiring of advanced low- density media for ICF targets." Laser and Particle Beams". 1999, vol 17, no 4, pp 1-10.

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НА ИНДУКТИВНОМ НАКОПИТЕЛЕ ЭНЕРГИИ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ.

Егоров О.Г.

Государственный Научный Центр Российской Федерации Троицкий Институт Инновационных и Термоядерных Исследований (ГНЦ РФ ТРИНИТИ)

    Предложен к рассмотрению импульсный генератор на трансформаторном накопителе энергии. В основу конструкции заложен принцип сохранения магнитного поля в первоначально накопленном объёме независимо от коммутационных преобразований. На последней коммутации энергия выводится в нагрузку. Несколько этапов преобразования тока, который связан с магнитным потоком, позволяют добиться длительности импульса в нагрузке ~100-150нс.
    На первом этапе обострение мощности обеспечивается несколькими дополнительным источниками, в состав которых входят заряженные конденсатор и неоднородная линия. Их последовательный разряд, через вторичную обмотку, одновременно создает условия для паузы тока в цепи первичной обмотки и обеспечивает срабатывание коммутаторов на основе взрывных проволочек во вторичной. Соотношение первоначально накопленной энергии в катушке и энергии в емкости, при полной передаче тока из одной обмотки в другую, приближенно можно оценить как , где k- коэффициент связи между обмотками. Необходимая длительность паузы тока, для разрыва цепи первичной обмотки, обеспечивается компенсацией омических потерь тока во вторичной обмотке за счет разряда неоднородной линии. На следующем этапе коммутации весь магнитный поток накопителя разделяется на отдельные трубки магнитной индукции. Последний этап обострения мощности и вывод энергии в нагрузку осуществляется, через дополнительную обмотку, посредством плазменных прерывателей тока.
    Предварительные расчеты показали, что предлагаемое решение импульсного генератора, при достигнутом в мировой практике уровне развития коммутационной техники, позволяет добиться эффективности преобразования энергии индуктивного накопителя близкой к емкостным накопителям.