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Numerical simulation of neutral injection in a hot-electron mirror target plasma

F. Werkoff, R. Bardet, P. Briand, L. Dupas, C. Gormezano, G. Melin1976年被引用 3Nuclear FusionIF 3出版社

In the case of neutral injection into a hot-electron target plasma, the use of the existing Fokker-Planck codes is greatly complicated by the fact that the scale of the energies and times of the confined ions and electrons is very large. To avoid this difficulty, a simplified multi-species model is set up, in which each species is described by time-dependent density and energy equations with analytical approximations for the interactions between the species. During the neutral injection, instantaneous high values of the ambipolar potential (higher than the half value of hot-ion energy) may appear, but do not prevent hot-ion density build-up. However, the hotelectron target plasma must not be maintained for a too long time. Numerical runs are performed with typical target parameters: density 2 × 1013 cm−3, electron energy 30 keV, ion energy 400 eV, time duration during which the target density is maintained 1 ms. Hot-ion density, a few 1014 cm−3, can be achieved with a neutral beam of 100 A, 20 keV.

日本語訳

高温電子ターゲットプラズマへの中性粒子入射の場合、閉じ込められたイオンと電子のエネルギーおよび時間のスケールが非常に大きいという事実により、既存のフォッカー・プランクコードの使用は大幅に複雑化する。この困難を回避するため、簡略化された多種モデルを構築する。このモデルでは、各種が時間依存の密度およびエネルギー方程式によって記述され、種間の相互作用には解析的近似を用いる。中性粒子入射中に、両極性電位の瞬間的な高い値(高温イオンエネルギーの半分の値よりも高い)が現れることがあるが、高温イオン密度の蓄積を妨げるものではない。しかしながら、高温電子ターゲットプラズマは長時間維持されてはならない。典型的なターゲットパラメータ、すなわち密度2×10¹³cm⁻³、電子エネルギー30keV、イオンエネルギー400eV、ターゲット密度が維持される時間1msを用いて数値計算を実行する。高温イオン密度は、100A、20keVの中性ビームにより、数×10¹⁴cm⁻³を達成することができる。

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