AbstractThe thermodynamic response of the Prometheus reactor chamber was analyzed and, from this analysis, a simplified thermodynamic response model was developed for parametric studies on this conceptual reactor design. This paper discusses the thermodynamic response of the cavity gas and models the condensation/evaporation of vapor to and from the first wall. Models of X-ray attenuation and ion slowing down are used to estimate the fraction of the pellet energy that is absorbed in the vapor. It was found that the gas absorbs enough energy to become partially ionized. To treat this problem, methods developed by Zel'dovich and Raizer are used in modeling the internal energy and the radiative heat flux of the vapor.From this analysis, RECON was developed, which runs with a relatively short computational time, yet retains enough accuracy for conceptual reactor design calculations. The code was used to determine whether the reactor designs could meet the stringent mass density limits that are placed on them by the physics of beam propagation through matter. RECON was also used to study the effect that the formation of a local dry spot would have on the first wall of the reactor. It was found that, for a typical reactor lifetime of 30 years, the first wall could not have a dry spot over any one section for more than 15.5 min for the laser driver design and 4.5 min for the heavy ion driver design. These times are relatively short, which implies that there is a need to keep the liquid film attached at all times.
プロメテウス反応容器チャンバーの熱力学的応答を解析し、この解析から、この概念設計に関するパラメトリック研究のための簡略化された熱力学的応答モデルを開発した。本論文では、キャビティガスの熱力学的応答について論じ、第一壁へのおよび第一壁からの蒸気の凝縮・蒸発をモデル化する。X線減衰とイオン減速のモデルを用いて、ペレットエネルギーのうち蒸気に吸収される割合を推定する。ガスが十分なエネルギーを吸収して部分的に電離することが判明した。この問題を扱うために、Zel'dovichおよびRaizerによって開発された手法を、蒸気の内部エネルギーと放射熱流束のモデル化に用いる。この解析から、RECONが開発され、これは比較的短い計算時間で動作する一方、概念設計計算に十分な精度を保持する。このコードは、ビームの物質透過の物理によって課される厳しい質量密度限界を、反応容器設計が満たすことができるかどうかを判断するために使用された。RECONはまた、局所的なドライスポットの形成が反応容器の第一壁に及ぼす影響を研究するためにも使用された。典型的な反応容器の寿命が30年の場合、レーザードライバー設計では第一壁のいずれかの区画にドライスポットが15.5分以上存在することはできず、重イオンドライバー設計では4.5分以上存在することはできないことが判明した。これらの時間は比較的短く、液体膜を常時保持する必要性があることを示唆している。