强激光诱导核反应的理论和数值模拟研究

通过系统的理论分析和数值模拟，对激光诱导核反应问题获得全面的认识，为其在强激光在科学、工业、医疗等领域的应用奠定坚实基础。这些研究也有助于增强对激光等离子体相互作用物理机制，特别是超热电子和高能离子产生机制的认识。研究内容包括强激光等离子体相互作用产生超热电子和高能离子、阿秒脉冲和x/gamma射线等的发射方向,转换效率等。这些结果都是进一步研究激光诱导核反应的基础。首先针对要解决的问题，对原有的激光等离子体相互作用的一维、二维和三维粒子模拟程序针对一些重要核反应和辐射过程(特别是韧致辐射,Ka辐射过程)进行补充和修改。其次通过研究强激光与团簇靶、微滴靶和固体靶等密度不同的靶作用，比较他们各自产生核聚变反应特性，包括中子、x/gamma射线产额及其优化，寻求由激光诱导核聚变获得高通量中子束的激光和靶条件。

强激光诱导核过程及其潜在的应用越来越受到人们的重视，其理论和数值模拟研究可以揭示很多内在和确切的物理机制。课题进行中，我们对三维并行粒子模拟程序进行了改造，采用4阶差值的方法提高计算的准确度、速度和效率。在粒子模拟程序中初步加入了核聚变过程。为提高激光诱导核聚变产生的中子数目，首先需要增强离子束的能量和产额，我们详细研究了激光和固体靶的相互作用，特别是通过给靶表面增加结构以及改进型的锥靶，增强激光吸收，提高离子束品质。受课题支持，已发表研究论文5篇，接收2篇，修改后接收1篇，审稿中1篇，共9篇文章（标注基金号）。