23734

NUC2 215

كارشناسي ارشد

مهندسي هسته اي - گداخت هسته اي

فيزيك

1403/04/17

68 ص.

مهدي نصري نصرآبادي

محصورسازي الكترواستاتيك لختي , پلاسما , همجوشي , چاه¬هاي پتانسيل تو در تو , رديابي ذرات , چگالي تعداد , چگالي بار فضايي

در اين مطالعه از روش شبيه‌سازي با استفاده از COMSOL Multiphysics براي اندازه‌گيري انرژي، چاه پتانسيل و چگالي تعداد يون¬ها در يك دستگاه IEC با يك كاتد متشكل از دو حلقه استيل ضدزنگ با ضخامت mm3 و شعاع cm4.5 استفاده شد. آند داري پتانسيل صفر (متصل به زمين) است كه داراي شعاع cm10 و از جنس استيل ضد زنگ است. شعاع محفظه cm25 است. با استفاده از ويژگي آزادسازي ذرات تحت فيزيك AC/DC، تعداد مناسبي از ذرات در محفظه دستگاه آزاد شدند تا كامسول مقادير پارامترهاي مورد نياز مذكور را اندازه‌گيري كند. در ولتاژ 70kV، يك افزايش تخميني +31kV در چاه پتانسيل مركزي مشاهده شد كه به معناي تغييرات قابل توجهي در چاه پتانسيل مركزي دستگاه ناشي از شار فضايي يون است. در همان ولتاژ، سرعت ذرات يون به مرتبه 〖10〗^6 m/s رسيد، اين سرعت و انرژي در حدي مي¬باشد كه قادر است واكنش¬هاي همجوشي در مركز دستگاه كه داراي چگالي و انرژي مناسب است، توليد كند. چگالي تعداد يون‌ها در ناحيه مركزي به مقياسي معادل 〖〖10〗^15-10〗^16 1/m^3 مي‌رسد.

Inertial electrostatic confinement , fusion-plasma , nested potential well , Particle tracing , Number density , Space charge density

Studying the effect of cathode grid on potential well of inertial electrostatic confinement device via simulation method

مهندسي هسته‌اي

In this study the potential well, energy and ion number density in an IEC device with a cathode consisting of two stainless steel rings with 3mm thickness and 4.5cm radius were simulated using COMSOL Multiphysics. The grounded anodeʹs radius (which is also made of stainless) is 10cm. The chamber radius is 25cm. The "Release" feature of particle tracing module under AC/DC physics was used and an appropriate number of particles were released into the chamber to measure the required variables. At -70kV an estimated +31kV increase in the central potential well was observed which means ion space charges altered the deviceʹs central potential well drastically. At the same voltage, ion particleʹs speed reached to the scale of 〖10〗^6 m/s. This is more than enough speed or its corresponding kenitic energy for some particles to satisfy the required fusion cross section and undergo fusion reactions at the central part of the device. The density of the number of ions in the central region reaches a scale equal to 〖〖10〗^15-10〗^16 1/m^3 .

4