منابع تحقیق با موضوع دوترون، باریکه، یونها

دانلود پایان نامه ارشد

توقف دوترون ها
(dE^(D⁄d))/dx=-(e^4 2πn_d)/E_D .{[-4/√π √(x^(D⁄(d )) ) e^(-x^(D⁄d) ) +erf⁡( √(x^(D⁄d) ) ) ] 〖lnΛ_Dd〗⁡〖 + erf⁡( √(x^(D⁄d) ) )+ln⁡( 1.123√(x^(D⁄d) ) )〗
ج)سهم توقف تريتيوم
(dE^(D⁄t))/dx=-(e^4 2πn_t)/E_D .m_D/m_t {[-( 1+m_t/m_D ) 2/√π √(x^(D⁄t) ) e^(-x^(D⁄t) )+erf⁡( √(x^(D⁄t) ) ) ] 〖lnΛ_Dt〗⁡〖 +m_t/m_D erf⁡( √(x^(D⁄t) ) )+ln⁡( 1.123√(x^(D⁄t) ) )〗
د) سهم توقف هلیوم ها
(dE^(D⁄3He))/dx=-(e^4 2πn_3He)/E_D .m_D/m_3He {[-( 1+m_3He/m_D ) 2/√π √(x^(D⁄3He) ) e^(-x^(D⁄3He) ) +erf⁡( √(x^(D⁄3He) ) ) ] 〖lnΛ_D3He〗⁡〖 +m_3He/m_D erf⁡( √(x^(D⁄3He) ) )+ln⁡( 1.123√(x^(D⁄3He) ) )〗
در عبارات بالا e واحد بار ، n_e ، n_d ، n_t n_3He به ترتيب چگالي های عددي الکترونها ، دوترون ها ، تريتيوم ها و هلیوم ها در سوخت DT و D3He ، E_D انرژي جنبشي دوترون ، m_e (m_D 〖,m〗_t ,m_3He) جرم الکترون (دوترون ، تریتیوم و هلیوم ) ، ∫_0^x▒e^(-t^2 ) dt erf⁡(x)=2/√π تابع خطا است و نیز x^(D⁄e)=(〖(m〗_e E_(D)))/(〖(m〗_D T)) و =E_D/T x^(D⁄d) x^(D⁄t)=(〖(m〗_t E_(D)))/(〖(m〗_D T)) .، x^(D⁄3He)=((m_3He E_(D)))/(〖(m〗_D T)) همچنینΘ( x^(D⁄e) ) تابع پلهاي است که مقدار صفر را به ازای x≤1 و 1 را به ازای x≥1 دارد . عبارت بیانگر ln⁡( 1.123√x ) سهم اثر جمعي است و T دماي سوخت است و معرف ( lnΛ_Dt و lnΛ_Dd ,lnΛ_D3He )lnΛ_Deلگاريتم کولني برهم کنش دوترون- الکترون ( دوترون- دوترون ، دوترون- تريتيوم ، دوترون- هلیوم ) می باشد که فرمولهای مربوط به هر یک به ترتیب در معادلات 5 تا 8 آمده است :
lnΛ_De=ln √(√(T_e^2+ε_F^2 )/((4πe^2 n_e)))/√(〖{ e^2/[m_e (((2T_e)/m_e )+((2E_D)/m_D ))] }〗^2+〖[ ℏ/((2m_e √(((2T_e)/m_e )+((2E_D)/m_D )))) ]〗^2 )
که در آن ε_F=0.3646〖( n_e⁄〖10〗^21 〖cm〗^(-3) )〗^(2⁄3) ev انرژی فرمی الکترونها می باشد .

lnΛ_Dd=ln √(√(T_d )/((4πe^2 n_d)))/(e^2⁄((E_D )+T_d))
lnΛ_Dt=ln √(√(T_t )/((4πe^2 n_t)))/(5 e^2⁄((〖6E〗_D )+4T_t))
lnΛ_D3He=ln √(√(T_3He^2 )/((16πe^2 n_3He ) ))/√({ (2e^2)/[1.206(((2T_3He)/m_3He )+((2E_D)/m_D ))] }^2+[ ℏ/((2.412√(((2T_3He)/m_3He )+((2E_D)/m_D )))) ]^2 )
باید توجه شود که تابع پله ای برای D-e معمولاً کمتر از یک است و بنابراين اثرات جمعی پلاسما یرای هر دو سوخت نادیده گرفته می شود . اما در مورد بر هم کنش D-d ، D-t و D-3He خیلی بزرگتر از یک است و لذا اثرات جمعی مهم است و قابل چشم پوشی نمی باشد .
در شکلهای 4-1، 4-2، 4-3 و 4-4 سهم توان توقف dE/dx(Mev⁄μm) الکترونها ، دوترون ها ، تریتیوم ها و هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون ( بر حسب Kev ) در دماهای مختلف رسم شده است . ( توجه شود که در همه شکلهای دو و سه بعدی توان توقف برای D-e و D-d برای هر دو سوخت یکسان اما توان توقف های D-t و D-3He که به ترتیب برای سوخت های DT و D-3He میباشد باهم متفاوتند ) . در این شکلها مشاهده می شود :
الف- با افزایش انرژی دوترون و افزایش دمای سوخت ، سهم توان توقف الکترونها و يونها (دوترون ها ، تریتیوم ها و هلیوم ها ) در هر دو سوخت D-T و D-3He کاهش می یابد . به خاطر اینکه با افزایش دما تحرک الکترونها و یونها بیشتر می شود و وقتی انرژی باریکه دوترون افزایش می یابد ( در نتيجه آن طبق رابطه E=1/2 mv^2 سرعت باریکه افزایش می یابد ) ، بر هم کنش باریکه با الکترونها و یونها خیلی ضعیف خواهد شد زیرا سرعت زیاد موجب کوتاه شدن زمان بر هم کنش می شود و طبق روابط 1 تا 4 توان توقف با عکسE ، متناسب با عکس مجذور سرعت باریکه ، کاهش می یابد .
ب- همانطور که در شکل 1 ملاحظه می شود وقتي که انرژي دوترونها از چندصد Kev بيشتر است سهم توقف الکترونها نسبت به یونها در توان توقف قابل توجه است ( در چگالی ثابت سوخت ) به خاطر اینکه اولاً الکترونها نسبت به یونها جرم کمتری دارند و در رابطه 1 جرم الکترون در مخرج است لذا باعث افزایش سهم توقف آنها می شود . ثانياً به خاطر اینکه تحرک بیشتری نسبت به یونها دارند در ناحیه وسیع تری در اثر برخورد با باریکه دوترون تأثیر می پذیرند و در نتیجه باریکه را متوقف می کنند .
ج- در سوخت D-T سهم توان توقف یونهای دوترون و تریتیوم تقریباً یکسان است . به خاطر اینکه بر هم کنش های باریکه دوترون با هر یک از یونها D-d و D-t دارای لگاریتم کولنی نزدیک به هم می باشند ( طبق شکلهای رسم شده لگاریتم کولنی16 و 17 ) و لذا سهم آنها در توان توقف یکسان است .
د- در ناحيه انرژي پايين باریکه دوترون ( کمتر از Kev100) یونها نقش مهمی در توقف دوترونها ايفا مي کنند ، به عبارت دیگر سهم توان توقف یونها در ناحیه انرژی پایین باریکه دوترون بسیار بیشتر است تا در ناحیه انرژی بالا
ذ- سهم توان توقف یون 3He در سوخت D-3He کمتر از سهم یون تریتیوم در سوخت D-T است . به خاطر اینکه( طبق شکل لگاریتم کولنی 17 و18 ) لگاریتم کولنی بر هم کنش باریکه دوترون با یونهای 3He کمتر از بر هم کنش با یونهای تریتیوم می باشد .

شکل4-1:تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت الکترونی برای سوخت DT ویا D3He در ρ=300g〖cm〗^(-3) و تابع پله ای 0

شکل4-2-تغییرات دو بعدی سهم توان توقف دوترونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت دوترونی برای سوخت DT ویا D3He در ρ=300gcm^(-3) .

شکل4-3- تغییرات دو بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت تریتونی برای سوخت DT در ρ=300gcm^(-3) .

شکل4-4- تغییرات دو بعدی سهم توان توقف هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت هلیومی برای سوخت D3He در ρ=300gcm^(-3)
همانطور که از شکلهای 4-5 ، 4-6، 4-7 و 4-8 مشهود است بنا به دلایل بیان شده در قسمت ” الف ” آورد شده در بالا با افزایش انرژی دوترون وکاهش دمای سوخت ، سهم توان توقف الکترونها و یونها افزایش می یابد . باید توجه شود که طبق شکل سه بعدی 5 نیز در دمای پایین سوخت و انرژی دوترون بالاتر از چندKev 100، سهم توقف الکترونها بسیار قابل توجه است و همچنین در شکلهای 6 تا 8 به وضوح سهم زیاد توقف یونها در دمای پایین سوخت وناحیه پایین انرژی باریکه دوترون بسیار مشهود است که همه این موارد ، تمام مطالب بیان شده در مورد شکلهای دو بعدی را تصدیق می کند.

شکل 4-5-شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف الکترونها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای الکترونی مختلف برای سوخت DT و یا D3He به ازای ρ=300gcm^(-3) و تابع پله ای0.

شکل 4-6-شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف دوترونها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای دوترونی مختلف برای سوخت DT و یا D3He به ازای ρ=300gcm^(-3).

شکل 4-7- شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای تریتونی مختلف برای سوخت DT به ازای ρ=300gcm^(-3)

شکل 4-8- شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف هلیوم ها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای هلیومی مختلف برای سوخت D-3He به ازای ρ=300gcm^(-3)
شکلهای 4-9 ، 4-10 ،4-11 و 4-12 نشان می دهند که با افزایش چگالی سوخت ، در دماهای پایین سوخت و انرژی باریکه دوترون بالا سهم الکترونها و یونها در توان توقف افزایش می یابد . به خاطر اینکه با افزایش چگالی سوخت مقدار چگالی عددی الکترونها و یونها زیاد می شود و در نتیجه در اثر برهم کنش باریکه دوترونی با تعداد زیادی از الکترونها و یونها ، سهم آنها در توان توقف افزایش می یابد . در شکلهای 10 تا 12 سهم زیاد یونها در توان توقف در ناحیه انرژی پایین باریکه دوترونی کاملاً واضح است و در این حالتها نیز با افزایش چگالی این سهم افزایش می یابد .

شکل4-9- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف الکترونها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای الکترونی برای سوخت D-T و یا D3He با ازای سه چگالی سوخت متفاوت و تابع پله ای 0.

شکل4-10- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف دوترونها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای دوترونی برای سوخت D-T و یا D3He با ازای سه چگالی سوخت.

شکل4-11- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای تریتونی برای سوخت D-T با ازای سه چگالی سوخت.

شکل4-12-تغییرات سه بعدی سهم توان توقف هلیوم ها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای هلیومی برای سوخت D3He با ازای سه چگالی سوخت.
از شکل 4-13 مشاهده می شود :
الف- با افزایش دمای سوخت ، توان توقف کل باریکه دوترون کاهش می یابد و این موضوع ناشی از کاهش سهم الکترونها و یونها در توان توقف کل می باشد .
ب- در هر دمای ثابت سوخت ، در ناحیه بالا انرژی باریکه دوترون سهم الکترونها در توان توقف کل غالب است ولیکن در ناحیه پایین انرژی ، سهم یونها به مراتب بیشتر است .
ج- از انرژی جنبشی پایینKev 10 به بعد، تغییرات توان توقف کل باریکه دوترون تقریباً متناسب با 1/V^2 است و بررسی ها نشان می دهد بر ای انرژیهای بالاتر ازKev 104 ، توان توقف کل بسیار کاهش می یابد (به سمت صفر میل می کند) و این امر همانطور که قبلاً بیان شد بدلیل برهم کنش ضعیف باریکه با الکترونها و یونهای پلاسما می باشد .

a)

b)

C)

d)

e)

f)
شکل 4-13 تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها و یونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف سوخت DT با چگالی ρ=300gcm^(-3) به ازای a)T=1Kev b) T=2Kev c) T=4Kev d) T=6Kev e) T=8Kev f) T=10Kev.

شکل 4-14- مربوط به سوخت D-3He و داده های جدول 1 نشان می دهند که :
کلیه مطالب بیان شده در مورد سوخت D-T در مورد سوخت D-3He هم صادق است .
توان توقف کل در بیشتر دماهای سوخت D-3He ( در انرژی ثابت باریکه دوترون ) کمتر از سوختD-T است و این امر اولاً به دلیل کاهش سهم الکترونها و یونها در توان توقف باریکه در سوخت D-3He نسبت به سوخت D-T می باشد و ثانیاً بدلیل اینکه با وجود نزدیکی جرم هلیوم به تریتیوم ، اما این یون (هلیوم ) دارای بار الکتریکی (z=2 ) بیشتری می باشد و این موجب بر هم کنش شدیدتر بین باریکه دوترونی و الکترونها و یونهای پلاسما می گردد و در نتیجه توان توقف کل کاهش می یابد .

a)

b)

c)

d)

e)

f)
شکل 4-14 تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها و یونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف سوخت D3He با چگالی ρ=300gcm^(-3) به ازای a)T=1Kev b) T=2Kev c) T=4Kev d) T=6Kev e) T=8Kev f) T=10Kev

جدول 4-1:مقادیر عددی محاسبه شده مربوط به سهم توان توقف الکترونها و یونها در انرژی های متفاوت دوترونی و دماهای مربوط به سوخت های DTو D3He

از بررسی شکلهای 15 تا 22 و داده های موجود در جدول 2 می توان دریافت که :
الف – مقادیرعددی مربوط به تمام لگاریتمهای کولنی بر هم کنشهای D-e ، D-d ،ِD-t و ِD-3He با افزایش دمای الکترونها ویونهای پلاسمای سوخت افزایش می یابد و علت آن است که با افزایش دما تحرک الکترونها و یونها افزایش می یابد و لذا در هنگام برخورد باریکه دوترونی با آنها برهم کنش بیشتری صورت می گیرد و باعث زیاد شدن لگاریتم کولنی می گردد .
ب- لگاریتم کولنی بر هم کنش D-e در دمای ثابت با افزایش انرژی باریکه دوترونی بدون تغییر می ماند در حالی که برای

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره ظرفيت، توليد، dt) Next Entries منابع تحقیق با موضوع دوترون، DT، انرژي