《動理學研究磁場對雷射能量沉積和電子能量輸運的影響》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由張樺森擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：動理學研究磁場對雷射能量沉積和電子能量輸運的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張樺森
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射能量沉積和電子能量輸運在雷射聚變和高能量密度物理中十分重要。雷射在電漿中傳播時主要通過逆軔致吸收過程在臨界面附近將能量傳遞給電子，形成一個空間急劇變化的電子能量分布並產生兆高斯量級的自生磁場。自生磁場對雷射能量沉積和電子能量輸運的影響，非局域電子的能量輸運建模，一直是雷射聚變極為關心但未完全認識的問題。本項目擬採用粒子模擬的方法，發展動理學模擬程式自洽地描述雷射在電漿中傳播，能量沉積和電子能量輸運的過程，重點研究磁場對雷射能量沉積和電子能量輸運的影響。該研究將促進雷射能量沉積和電子能量輸運問題物理建模的改進，有助於提高對雷射聚變關鍵物理問題的認識。
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結題摘要
雷射能量沉積和電子能量輸運在慣性聚變和高能量密度物理中的十分重要。在強雷射與電漿相互作用的過程中，往往會產生兆高斯量級的磁場。磁場不但能強烈的改變電子熱傳導的大小和方向，還能影響電漿狀態分布和雷射能量沉積的行為。在本課題中，我們使用動理學模擬的方法圍繞雷射聚變中雷射電漿相互作用（Laser plasma interaction 或者LPI）過程中的雷射能量沉積和電子能量輸運問題展開研究。通過最佳化和發展粒子模擬(particle-in-cell 或者 PIC)程式ASCENT，自洽的耦合逆韌致吸收、共振吸收、受激拉曼散射等多個LPI 過程，建立了動理學方法研究大尺度雷射電漿相互作用的數值模擬能力。對雷射燒蝕電漿在臨界面附近的電子熱傳導行為進行了細緻研究，特別研究了兆高斯磁場對雷射能量沉積和電子熱傳導的影響。研究發現雷射通道上的低密度區電子熱傳導在兆高斯磁場存在時表現出反常輸運的特點。電子能量反常輸運與離子運動有關。將模擬結果與聚變實驗相結合，研究了雷射能量沉積和電子熱傳導對黑腔中雷射-x光能量耦合，輻射場空間分布等物理過程的影響，確定了適用於現有實驗參數的電子熱傳導經驗因子。發展了包含一定動理學效應的非局域電子熱傳導流體模型。通過本項目的開展，加深了我們對雷射聚變實驗相關物理過程的認識，促進了物理建模的發展，對我國雷射聚變研究有積極的推進作用。
