Neutron yield and disassembly time during the fusion of laser driven cluster plasma

Abstract

레이저 클러스테 핵융합 연구 중 플라즈마 생성은 쿨롱 폭발 모델을 통해 설명한다. 쿨롱 폭발 모델을 기반으로 한 계산에 따르면 레이저가 중수소 클러스터를 이온화 시킨 후 2∼4 ps 시간이 지난 뒤 이온이 균등하게 분포된다. 이러한 환경에서 쿨롱 폭발 이후 플라즈마가 어떻게 확산하는지를 계산하여 시간에 따른 플라즈마 밀도의 변화를 알아 냈다. 단일 클러스터의 쿨롱 폭발 이 후 이온들의 속도분포를 분석한 후, 이를 기반으로 레이저가 지나간 길(플라즈마 원기둥)의 모든 이온의 속도분포를 구했다. 초기상태의 플라즈마원기둥의밀도분포와속도분포를결합하여이온의밀도변화에대한이론을구 축했다. 선행 연구의 중성자 수율 모델에 새로 구해낸 플라즈마 밀도를 적용하여 중성자 수율과 분해 시간을 구할 것이다.|A Coulomb explosion model explains the plasma formation during laser cluster fusion. According to calculations based on this model, the ions distribute uniformly within approximately 2∼4 ps following the laser ionization of deuterium fuel. We in- vestigated the evolution of plasma density after the Coulomb explosion by calculating its time-dependent behavior in such an environment. By analyzing the velocity distri- bution of a single cluster post-Coulomb explosion, we derived the velocity distribution of the entire plasma filament. A theoretical framework was developed to determine the evolution of the plasma density by convoluting the velocity distribution function with the initial cylindrical density profile. The neutron yield and disassembly time will be predicted using neutron production rate models discussed in previous studies, incorporating plasma density through a novel approach.