AbstractA new code, btrac, is under development to determine whether a beam of heavy ions can be focused to the necessary spot size radius of about 2 mm within an inertial confinement reactor chamber where the background gas densities are on the order of 1014-1015 cm−3 of lithium (or equivalent). Beam transport is expected to be strongly affected by stripping and collective plasma phenomena; if propagation is possible in this regime, it could lead to simplified reactor designs.The beam is modeled using a 212-dimensional particle-in-cell (PIC) simulation code coupled with a Monte Carlo (MC) method for analyzing collisions. The MC code follows collisions between the beam ions and neutral background gas atoms that account for the generation of electrons and background gas ions (ionization), and an increase in the charge state of the beam ions (stripping). The PIC code models the complete dynamics of the interaction of the various charged particle species with the self-generated electromagnetic fields.Details of the code model and preliminary results are presented.
新しいコードbtracは、慣性閉じ込め炉チャンバー内で、背景ガス密度がリチウム（または同等物）の10¹⁴〜10¹⁵ cm⁻³程度である環境において、重イオンビームを必要なスポットサイズ半径約2 mmに集束できるかどうかを判定するために開発中である。ビーム輸送は、ストリッピング現象および集団的プラズマ現象によって強く影響を受けると予想される。このような条件下での伝播が可能であれば、炉設計の簡素化につながる可能性がある。ビームは、モンテカルロ法（MC）による衝突解析と結合した2次元粒子インセル（PIC）シミュレーションコードを用いてモデル化される。MCコードは、ビームイオンと中性背景ガス原子との衝突を追跡し、電子と背景ガスイオンの生成（電離）、およびビームイオンの電荷状態の増加（ストリッピング）を考慮する。PICコードは、様々な荷電粒子種と自己生成電磁場との相互作用の完全なダイナミクスをモデル化する。コードモデルの詳細と予備的結果が提示される。