مقدمه

رشد جمعیت بشر و نیاز روزافزون به منابع انرژی و جوابگو نبودن انرژی های فسیلی، همچنین آلودگی های ناشی از این سوخت ها، بشر را به فکر استفاده از منابع دیگر انرژی انداخت. انرژی های بادی و آبی نیز به دلیل بازده کم اقتصادی، عملاً قابلیت زیادی برای تأمین این مقدار انرژی نخواهند داشت.

کشف شکافت هسته ای توسط هان و اشتراسمن و سپس به کارگیری این انرژی با ساخت اولین پیل هسته ای توسط فرمی، یکی از بزرگترین پیشرفت های بشر در این زمینه در عصر حاضر بود. اما آلودگی های ناشی از آن و مباحث مربوط به ایمنی هسته ای و نیز مشکلات ناشی از تأمین سوخت و غنی سازی، راه را برای تفکر بر سر دیگر انواع انرژی باز کرد.

گداخت یا همجوشی هسته ای که ایده اولیه آن توسط بته و همزمان با کشف شکافت مطرح شد از جهت فراوانی سوخت و نداشتن آلودگی های مانند شکافت، می توانست راه حلی مناسب برای مشکلات ناشی از شکافت باشد، لیکن بهره انرژی ناشی از همجوشی، بازده عملی را برای رسیدن به توان یک رآکتور قدرت، در حال حاضر فراهم نمی کند. از این رو، دانشمندان به فکر تأمین این بازده و رسیدن به توان رآکتور قدرت، برای تأمین انرژی از گداخت هسته ای افتادند.

دو نوع متداول مورد استفاده برای همجوشی هسته ای، محصورشدگی لختی و محصورشدگی مغناطیسی می باشد. در محصورشدگی لختی (اینرسی)، ساچمه سوخت کروی، از سوخت دوتریوم و تریتیوم با چگالی بالا پر می شود و اطراف آن را با موادی لایه نشانی می کنند. سپس این قرص را با راه انداز که می تواند لیزر یا باریکه های یونی باشد مورد هدف قرار می دهند. در اثر تاباندن این باریکه، لایه نشانی های دور ساچمه

۱۱۷۸

جدا شده و طبق قانون سوم نیوتن، یک فشار داخلی به ساچمه سوخت وارد می شود که انرژی و دمای بالایی را در سوخت القا می کند و با چگالی بالایی که قرص سوخت دارد، عملاً شرایط برای وقوع همجوشی آماده می گرددهرچه. باریکه ها با تعداد و تقارن بیشتر، به هدف تابانده شود، معمولاً بهره بالاتری به دست خواهد آمد. [۱]

همچنین نبود امکانات و شرایط برای داده گیری از فرآیندهای هسته ای به صورت آزمایشگاهی، موجب توسعه کدهای محاسباتی گردید. کد محاسباتی MCNP که در لابراتوار ملی لوس آلاموس آمریکا تهیه گردید، یکی از مهمترین و پرکاربردترین کدهای محاسباتی برای شبیه سازی هندسه مسأله های مختلف و ترابرد ذرات و داده گیری های مختلف می باشد. نسخه x2,6,0 این کد که از ترکیب نسخه x2,5,0 و CINDER90 به وجود آمده، امکان ترابرد تمام ذرات بنیادی و پادذرات و نیز باریکه های یونی را فراهم آورده است.[۲] همچنین ترکیب نسخه های قدیمی این کد با کد ترابرد انرژی های بالای لوس آلاموس LAHET، امکان قرار دادن باریکه های شتاب داده شده را نیز فراهم آورده است. [۴, ۳]

داده ها و اندازه گیری

در این مقاله، ما با معرفی یک کره به شعاع ۳ میکرومتر، به عنوان قرص سوخت، که داخل آن را با دوتریوم و تریتیوم به نسبت مساوی و با چگالی ۵۰۰ g.cm-3 پر کرده و تحول زمانی آن را بر اساس سوختن یک سوخت همجوشی ( که نمودار آن در شکل ۱ آمده است) قرار دادیم و نیز با توجه به نحوه چینش اتم ها در سلول، تا حد زیادی یک محیط همجوشی لختی را شبیه سازی کرده ایم. [۵]

۳۰

۲۵

۲۰ دما

۱۵ (MeV)
10

۵

۰
۸۰ ۷۰ ۶۰ ۵۰ ۴۰ ۳۰ ۲۰ ۱۰ ۰

زمان (ps)

شکل :۱ نمودار تحول زمانی دما در قرص ICF

۱۱۷۹

در کره اطراف سوخت نمونه ای از پلی اتیلن با چگالی ۱/۰۴ g.cm-3 استفاده کردیم . [۶ ] فضای دور ساچمه را فضای خالی در بر می گیرد. نمایی از هندسه سوخت، که با رسام گرافیکی [۷] MCNP، نگاشته شده، در شکل ۲ نشان داده شده است. بر طبق شکل، ساچمه در دو سطح مقطع XY و XZ برش داده شده است. بر روی تصویر نیز شماره سلول ها و چگالی مواد به کار رفته در این سلول ها مشخص گردیده است.