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激光驱动 p+11B 反应中聚变反应率的上限

Upper Limit of Fusion Reactivity in Laser-Driven $p+{^{11}{\rm B}}$ Reaction

Eunseok Hwang, Myung-Ki Cheoun, Dukjae Jang

AI总结:

本文通过等离子体膨胀模型研究激光驱动 p+11B 聚变反应率,确定最优条件并揭示即使在优化条件下聚变反应率也存在上限。

摘要:

我们利用等离子体膨胀模型,探索了桌面激光实验中 p+11B 反应的平均聚变反应率。我们研究了激光加速质子束的能量分布随电子温度 Te 和无量纲加速时间 ωpi tacc 的变化,其中 ωpi 是离子等离子体频率。通过将这些分布与聚变截面相结合,我们确定了使聚变反应率最大化的最优条件,在 kBTe = 10.0 MeV 和 ωpi tacc = 0.503 时,⟨σv⟩ = 8.12 × 10^-16 cm^3/s。这些发现表明,即使在优化条件下,激光驱动的 p+11B 聚变实验中可实现的聚变反应率也存在一个上限。

英文摘要:

We explore the averaged fusion reactivity of the $p+{^{11}{\rm B}}$ reaction in tabletop laser experiments using a plasma expansion model. We investigate the energy distribution of proton beams accelerated by lasers as a function of electron temperature $T_e$ and the dimensionless acceleration time $ω_{pi} t_{\rm acc}$, where $ω_{pi}$ is the ion plasma frequency. By combining these distributions with the fusion cross-section, we identify the optimal conditions that maximize the fusion reactivity, with $\left\langle σv \right\rangle = 8.12 \times 10^{-16}\,{\rm cm^3/s}$ at $k_B T_e = 10.0\,{\rm MeV}$ and $ω_{pi} t_{\rm acc} = 0.503$. These findings suggest that an upper limit exists for the fusion reactivity achievable in laser-driven $p+{^{11}{\rm B}}$ fusion experiments, even under optimized conditions.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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