Импульсный источник заряженных частиц и нейтронов на основе 10-петаваттной лазерной системы, облучающей микрокластерную среду

Аннотация: Высокая энергия лазера XCELS допускает получение большого числа лазерно-нагретых/ускоренных частиц и продуктов инициируемых ими ядерных реакций в прозрачной микроструктурированной среде большого объема. В качестве примера изучен режим лазерно-плазменного взаимодействия при умеренно релятивистской интенсивности греющего импульса ∼10¹⁸ Вт/cм² в достаточно большом объеме микрокластерной среды, что не требует острой фокусировки мощного лазерного пучка (пучков), упрощая проведение эксперимента. Если ранее уже было показано, что для лазерного импульса с энергией ∼1 Дж при выполнении определенных условий для геометрических и композиционных параметров дейтерийсодержащей кластерной мишени можно максимально увеличить выход горячих суперпондеромоторных электронов и взрывно-ускоренных дейтронов, то здесь такой подход распространен на фемтосекундный лазерный драйвер с энергией, в сотни раз большей (300 – 400 Дж). Выработаны рекомендации для получения рекордного числа лазерно-нагретых дейтронов умеренных энергий (0.2 – 2 MэВ) в большом объеме кластерной среды (спрей тяжелой воды) на уровне 10¹⁵ частиц за выстрел и создания сверхъяркого источника термоядерных DD-нейтронов с ожидаемым пиковым потоком ∼10¹⁸ нейтр.·см^–2·с^–1 .

Ключевые слова: лазеры мультипетаваттного уровня мощности, прозрачные микроструктурированные среды большого объема, лазерное ускорение электронов и дейтронов, сверхъяркие источники термоядерных нейтронов.