Παρουσίαση Διδακτορικής Διατριβής
Τμήματος Ηλεκτρονικών Μηχανικών ΕΛΜΕΠΑ και University of Bordeaux (Cotutelle Doctoral Studies)
Ονοματεπώνυμο: Χρήστος Βλάχος
Θέμα
Τίτλος στα αγγλικά: Experimental Studies of High-Energy-Density Magnetized Plasmas: In Route to Magneto-Inertial Fusion
Επιβλέπων
Ταταράκης Μιχαήλ, Καθηγητής Τμ. Ηλεκτρονικών Μηχανικών ΕΛΜΕΠΑ
Περίληψη
Αυτή η διατριβή εστιάζει σε μαγνητισμένα πλάσματα σε υψηλή ενεργειακή πυκνότητα (HED) και στη φυσική των γεννητριών μαγνητικού πεδίου με οπτικό τρόπο. Μέρος της έρευνας περιλαμβάνει την ανάπτυξη μιας νέας πειραματικής πλατφόρμας για την εξερεύνηση κινητικών και υδροδυναμικών διαδικασιών σε μαγνητισμένα πλάσματα HED, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρονιακής μεταφοράς θερμότητας και της συμπίεσης μαγνητικής ροής. Η πλατφόρμα ενισχύει ένα αρχικό μαγνητικό πεδίο (B-field) συμπιέζοντας τον στόχο λόγω της διατήρησης της μαγνητικής ροής. Αυτή η διατριβή παρουσιάζει φάσματα από εκρήξεις κυλίνδρων γεμάτων με D2 και ντοπαρισμένων με Αργό (Ar) υπό την επίδραση του UV λέιζερ OMEGA με ενέργεια 15 kJ. Τα φάσματα παρουσιάζουν διακριτές ιδιότητες όταν υπάρχει μαγνητικό πεδίο σε σύγκριση με όταν δεν υπάρχει. Η πολυζωνική φασματοσκοπική έρευνα ποσοτικοποιεί τις συνθήκες του πλάσματος, αποκαλύπτοντας αύξηση της θερμοκρασίας του πυρήνα κατά 50% σε μισή πυκνότητα μάζας με προ υπάρχων μαγνητικό πεδίο 30 T. Επιπλέον, τα πειραματικά φάσματα ταιριάζουν στενά με τις προβλέψεις μετα-επεξεργασίας των μοντέλων εκτεταμένης μαγνητοϋδροδυναμικής. Αυτό υποδηλώνει έντονα ότι οι συνθήκες του πυρήνα μέγιστης συμπίεσης ταιριάζουν με την επίδραση ενός συμπιεσμένου πεδίου 10 kT. Οι διεθνείς επιστημονικές συνεργασίες παρείχαν υπολογιστικά εργαλεία για κινητικές και MHD προσομοιώσεις, μοντελοποίηση της διάχυσης του μαγνητικού πεδίου, της ατομικής φυσικής και της μεταφοράς ακτινοβολίας, καθώς και ερμηνεία δεδομένων φάσματος εκπομπής/διάσπασης από πειράματα. Αυτές οι ανακαλύψεις διευκολύνουν την επαλήθευση των μοντέλων μεταφοράς μαγνητικού πεδίου σε έντονα συμπιεσμένα πλάσματα και επιτρέπουν την εις βάθος έρευνα της μικροφυσικής. Αυτή η διατριβή εστιάζει επίσης στη φυσική της παραγωγής μαγνητικών πεδίων σε εργαστηριακό περιβάλλον, χρησιμοποιώντας στόχους σε σχήμα πηνίου που ενεργοποιούνται από λέιζερ. Η διατριβή εξετάζει τα μαγνητικά πεδία σε στόχους πηνίου που οδηγούνται από λέιζερ και εκτίθενται σε ns παλμούς λέιζερ με μήκος κύματος 1.053 μm, ενέργεια 500 J και ένταση περίπου 6 × 1015 W/cm2 στις εγκαταστάσεις LULI2000. Η πρωτονική ραδιογραφία αναλύει το ρεύμα των πηνίων και τη στατική φόρτιση σε διάφορες χρονικές στιγμές χρησιμοποιώντας δύο κάθετους άξονες μέτρησης. Διαφορετικές ιδιότητες εκτροπής μπορεί να συνδυαστούν είτε με μια κυκλική σχεδόν σταθερή ροή γνωστής πολικότητας είτε με στατική φόρτιση επιφάνειας πηνίου. Οι μετρήσεις ρεύματος ευθυγραμμίζονται με τις προβλέψεις προτεινόμενων θεωρητικών μοντέλων, επιβεβαιώνοντας την αξιολόγηση σχεδόν σταθερής εκφόρτωσης. Σε μέτρια ένταση λέιζερ, παρατηρήθηκαν μαγνητικά πεδία 50 Τ στο κέντρο πηνίων διαμέτρου 0,5 mm. Αυτή η μελέτη παρουσιάζει επίσης τα ευρήματα ενός πειράματος στο PALS που χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ μήκους κύματος 1.315 μm, διάρκειας 350 ps, ενέργειας 600 J και έντασης 2×1016 W/cm2. Για πρώτη φορά, σε ένα λέιζερ shot τα διαγνωστικά πλάσματος παρείχαν μια ολοκληρωμένη κατανόηση της διαδικασίας παραγωγής του μαγνητικού πεδίου.
Μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου κοντά στην πηνίο υποδεικνύουν ότι η ένταση του λέιζερ και η απόσταση των πλακών είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτιστοποίηση της τιμής του μαγνητικού πεδίου. Στο πείραμα παρατηρήθηκε ότι υπάρχει μια συσχέτιση μεταξύ του ρεύματος του πηνίου και του ρεύματος του πλάσματος, βασισμένη σε μετρήσεις πυκνότητας πλάσματος και αυτοπαραγόμενου μαγνητικού πεδίου. Αυτή η δουλειά επίσης συγκρίνει τα πιο αποτελεσματικά θεωρητικά μοντέλα της βιβλιογραφίας με πειραματικά στοιχεία.
Ημερομηνία Δημόσιας Παρουσίασης και Υποστήριξης Διδακτορικής Διατριβής: 11 Δεκεμβρίου 2024, 15:30
Χώρος Παρουσίασης: Βuilding A29, Amphitheater B – 351 cours de la Libération, 33405 Talence, Bordeaux, France
Διαδικτυακά: https://u-bordeaux-fr.zoom.us/j/81819954969?pwd=9ghmgBSv3TXkopYGvzx3gBDm9SBblf.1