Концепция тяжелоионного dt-синтеза с быстрым поджигом базовые пераметры яэу на основе тяжелоионного dt-синтеза (стр. 4 из 7)
Наибольший вклад в энерговыделение при горении DT-топлива вносят нейтроны с энергией 14 МэВ, для которых мишень практически прозрачна. Нагрев жидкой пленки нейтронами невелик вследствие большого пробега в свинце ~16см. Рентгеновское излучение, выходящее впоследствии с поверхности мишени, характеризуется планковским спектром, дилютированным за счет радиального распространения от взорвавшейся мишени. Собственно энергия, заключенная в мишени, определяется главным образом энергией альфа-частиц, возникших в ходе DT-реакции. Разлет мишени описывается системой уравнений гидродинамики с учетом энергии излучения. Это система уравнений двухтемпературной гидродинамики – с температурой вещества
и температурой излучения 
.Мишень на стадии разлета предполагается сферической и состоящей из свинца, для которого используется широкодиапазонное уравнение состояния А.Б. Медведева [12]. В камере в начальный момент времени находится пар теплоносителя с температурой первой стенки 823 K, создавая давление 0,01 Па. Начальным моментом для задачи о разлете является момент выхода ударной волны на поверхность мишени, которому отвечает момент времени
104,3 нс (см. Рис. 5-8).Отклик первой стенки камеры на микровзрыв определяется разогревом защитной пленки проходящим потоком нейтронов и ее абляцией под воздействием теплового излучения разлетающейся мишени.
При описании теплопроводности в жидкой пленке учитывается также электронная теплопроводность, согласно [13]. Для упрощения модели переноса тепла за счет нейтралов и электронов в работе применяется взвешенный коэффициент теплопроводности с весами, пропорциональными плотностям соответствующих компонент.
В разлетающейся мишени перенос теплового излучения описывается в диффузионном приближении с использованием данных [14] о росселандовых пробегах в плазме свинца с заданной температурой и плотностью.
Перенос рентгеновского излучения в атмосфере камеры моделируется на основе расчетных данных о его мощности и температуре на поверхности мишени, представленных на Рис. 10. Эти данные «переносятся» на первую стенку камеры с учетом дилютирования излучения в сферической геометрии и частичным его поглощением в атмосфере камеры. Для этого в уравнение энергии вещества вводится дополнительный источниковый член, определяющий плотность мощности поглощения излучения. Расчет глубины поглощения рентгеновского излучения в свинце основывается на спектральных данных лаборатории NIST [15].
Камера для простоты моделирования считается сферической. На границе жидкой пленки с первой стенкой камеры поддерживаются равновесные параметры. Считается также, что в начальный момент возмущения в атмосфере камеры и в защитной жидкой пленке отсутствуют, а все теплофизические параметры в пленке отвечают равновесному состоянию.
Таким образом, в данном разделе работы мишень в процессе своего разлета, атмосфера камеры и защитная пленка первой стенки описываются сквозным образом одной и той же системой уравнений. Это является новым шагом по сравнению с работами [4, 5].
Разлет мишени и перенос излучения в камере рассчитываются по самостоятельной программе, отличной от описанной выше модели DEIRA-4, которая поставляет данные начальных условий для задачи разлета. Мишень в гидродинамических расчетах считается сферической, как и камера, в которой происходит микровзрыв. Эти упрощения не принципиальны, поскольку характерный размер мишени (1 см) много меньше размера камеры (5 м), а излучение нейтронов и рентгеновских лучей можно считать изотропным.
Выпишем систему уравнений, описывающих поведение вещества в камере после микровзрыва. Они аналогичны системе уравнений (2.6)-(2.14), но отличаются от нее более упрощенной структурой. В этой системе, в частности, все вещество имеет одну температуру, так что электронные и ионные температуры совпадают.
4.2. Уравнения гидродинамики
Для описания процессов разлета мишени в камере и испарения защитной пленки первой стенки законы сохранения массы, импульса и энергии имеют вид [16, 17]
, 
, 
, (4.1) 
, 
.Здесь
– плотность, 
– скорость, 
– удельная внутренняя энергия вещества [Дж/кг], 
– давление, 
– плотность энергии излучения [Дж/м3], 
– температуры соответственно вещества и излучения, 
– коэффициент вязкости, 
и 
– коэффициенты теплопроводности, 
– коэффициент температурной релаксации излучения и вещества, 
– плотность энергии поглощения излучения в свинце. Обозначения универсальных постоянных: 
– постоянная Больцмана, 
– постоянная Стефана-Больцмана, 
– скорость света в вакууме.4.3. Коэффициенты вязкости и теплопроводности
Коэффициент вязкости свинца в диапазоне 500-1000 К определяется по эмпирической зависимости [18]:
. (4.2)При
К его значение равно 0,001 Па∙с. В отсутствие достоверных опытных данных при больших температурах вязкость положена равной нулю.Коэффициент теплопроводности в веществе представляется в виде взвешенной суммы электронной и нейтральной компонент
, (4.3) 
, a = 1,8∙10-10 [м], 
, 
8,85∙10-12 [СИ], 
, i=1,2,…,82,где суммирование ведется по зарядовым состояниям иона свинца
, а параметр 
слабо зависит от 
(например, 
). Кулоновский логарифм вычисляется по формуле 
, где 
, 
. (4.4)Коэффициент радиационной теплопроводности определяется по формуле [13]:
[СИ]. (4.5)Здесь
есть средняя длина пробега по Росселанду: 
, (4.6)где
– массовый коэффициент поглощения излучения в среде [см2/г], так что величина 
имеет размерность обратной длины.4.4. Коэффициенты поглощения и температурной релаксации
Релаксация между температурой электронов и температурой излучения описывается коэффициентом
в правой части (4.1). Этот коэффициент определяется в [11] по формуле 
, (4.7)где средний планковский пробег
определяется интегралом