Detailed knowledge of energy exchange between electrons and ions is of fundamental importance for the description of temperature relaxation and also other nonequilibrium physics in Inertial Confinement Fusion (ICF). We present a theoretical model for the temperature relaxation rate and the related generalized Coulomb logarithm based on the Quantum Lenard–Balescu (QLB) kinetic equation, where no special cutoffs are needed to be introduced. To describe the collective modes characterizing the ionic acoustic waves, a single-pole approximation is introduced for the ionic dielectric response. The proposed model for the generalized Coulomb logarithm is examined over a wide range of plasma conditions for electron temperatures between 102 and 105 eV and electron densities between 1022 and . The values of the generalized Coulomb logarithm are demonstrated to be in excellent agreement with the ones evaluated using the original QLB kinetic approach but with much less computational cost. Comparisons with molecular dynamics simulations and other theoretical approaches are presented. For further applications of our model, we present results for the recently measured experimental Coulomb logarithm. Compared to other widely applied models such as the Landau–Spitzer Coulomb logarithm, our model provides more consistent descriptions for the results of molecular dynamics simulations and also for the experimental outcomes. Our model for the generalized Coulomb logarithm is easy to calculate and can benefit efficient and reliable simulations for the ICF implosions.
電子とイオンの間のエネルギー交換に関する詳細な知識は、慣性核融合（ICF）における温度緩和および他の非平衡物理学の記述にとって基礎的に重要である。我々は、特別なカットオフを導入する必要がない量子Lenard–Balescu（QLB）運動論的方程式に基づく、温度緩和率と関連する一般化クーロン対数の理論モデルを提示する。イオン音響波を特徴付ける集団モードを記述するために、イオン誘電応答に対して単一極近似を導入する。提案された一般化クーロン対数のモデルは、電子温度が10^2から10^5 eV、電子密度が10^22から10^25 cm^-3の間の広範囲のプラズマ条件にわたって検証される。一般化クーロン対数の値は、元のQLB運動論的手法を用いて評価された値と非常によく一致することが実証されるが、計算コストははるかに小さい。分子動力学シミュレーションおよび他の理論的アプローチとの比較を示す。我々のモデルのさらなる応用として、最近測定された実験的クーロン対数の結果を提示する。Landau–Spitzerクーロン対数など、広く適用されている他のモデルと比較して、我々のモデルは分子動力学シミュレーションの結果および実験結果に対してより一貫した記述を提供する。一般化クーロン対数に対する我々のモデルは計算が容易であり、ICF爆縮の効率的で信頼性の高いシミュレーションに資することができる。