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Heavy ion beam target coronal physics

G.R. Magelssen1988年被引用 1Nuclear FusionIF 3出版社

Numerical calculations of the heavy ion beam interaction with the low density plasma (corona) surrounding a small fusion pellet are discussed. As heavy ions enter the coronal plasma, they lose some of their electrons, and these stripped electrons, called 'drop-offs', constitute an electron beam with approximately the velocity of the ions. The interaction among the heavy ions, the drop-off electrons and the background electrons is investigated. The coronal density and temperature profiles are determined from one-dimensional hydrodynamic calculations, assuming classical ion deposition. The electron-electron and ion-electron cold two-stream instabilities are examined with one-dimensional particle-in-cell calculations. The results suggest that a strong coupling among the heavy ions, the drop-off electrons and the background electrons can exist; this leads to the creation of a non-Maxwellian electron plasma and significant electron heating. The ion beam energy loss is sensitive to the emittance of the beam, to the saturation level of the electric fields generated and to the background density scale length; these effects are discussed. Estimates of ion energy coupling to the corona are made, including the possible impact of target charge buildup; also, the coronal coupling effect on target physics is addressed.

日本語訳

重イオンビームと、小型核融合ペレットを取り囲む低密度プラズマ(コロナ)との相互作用の数値計算について論じる。重イオンがコロナプラズマに入射すると、その電子の一部を失い、これらの剥離した電子は「ドロップオフ」と呼ばれ、ほぼイオンの速度を持つ電子ビームを構成する。重イオン、ドロップオフ電子、および背景電子の間の相互作用を調査する。コロナの密度および温度プロファイルは、古典的なイオン堆積を仮定した一次元流体力学計算から決定される。電子-電子およびイオン-電子の冷たい二流不安定性を、一次元粒子インセル計算を用いて調べる。結果は、重イオン、ドロップオフ電子、および背景電子の間に強い結合が存在し得ることを示唆する。これは、非マクスウェル型電子プラズマの生成と顕著な電子加熱をもたらす。イオンビームのエネルギー損失は、ビームのエミッタンス、生成される電場の飽和レベル、および背景密度のスケール長に敏感であり、これらの効果について論じる。イオンエネルギーのコロナへの結合の推定を行い、ターゲット電荷蓄積の可能性のある影響も含める。また、コロナ結合効果がターゲット物理に及ぼす影響についても扱う。

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Ion beamsHeavy ion beam
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