Lazer ile Hızlandırılan Döteronlarla Füzyon-Fisyon Hedef Sisteminin İncelenmesi

• Main Authors: Mehmet Emin KORKMAZ, Özgür CULFA
• Format: Article
• Language: English
• Published: Suleyman Demirel University 2018-06-01
• Series: Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
• Subjects: Lazer; Parçacık hızlandırma; Monte Carlo Yöntemi; PIC kodu; Füzyon-Fisyon
• Online Access: http://dergipark.ulakbim.gov.tr/sdufenbed/article/view/5000214993

Yoğunluğu >10²⁰ Wcm^-2seviyesinde olan yüksek güç ve yoğunluktaki lazerler yüksek enerjili x ışınları, γ-ışınları ve nötronlar üretebilmektedir. Ayrıca yüklü parçacıkları yüksek enerjilere hızlandırabilirler ve her türlü nükleer reaksiyonları tetikleyebilmektedirler. Füzyon-Fisyon reaksiyonu senaryosunun temel konsepti, lazer ile hızlandırılmış parçacıkların veya iyon demetlerinin yoğunluğuna dayanır. Füzyon-Fisyon reaksiyon sistemi üretim hedefi ve reaksiyon hedefinden meydana gelmektedir. Bu çalışmada, katı hedefte hızlandırılmış döteron için 2D EPOCH PIC simülasyonları kullanılarak hesaplamalar yapılmıştır. Üretim hedefinde döteronların hızlandırılması için lazer sisteminin 200TW’lık güç,  5J enerji ve 25fs atma süresine sahip olduğu kabul edildi. Bu tarz lazerler hedef üzerinde 10 µm’ye odaklandığı zaman 10²⁰ W cm^-2 yoğunluğa çıkabilmektedir. Çalışmamızda gösterilmiştir ki bu tarz masaüstü terawatt lazerler Füzyon-Fisyon reaksiyonları için döteronları 10 MeV enerjiye kadar çıkarılabildiğinden kullanılabilmektedir. Füzyon-Fisyon hedef sisteminin simülasyonu için Monte Carlo kodu MCNPX2.7.0 kullanılmıştır. Üretim hedefinden çıkan hızlandırılmış döteryumlar, reaksiyon hedefinin toryum tabakasında nükleer fisyon reaksiyonlarına neden olmaktadır. Reaksiyon hedefindeki toryum tabakası, füzyon tabakası ve CH2 tabakası yaklaşık 5 µm'lik bir kalınlığa sahiptir.