重粒子在部分电离等离子体中阻止本领的有关研究

The study of the stopping power for heavy particles in partially ionized plasmas becomes more and more important with the progress of fusion science. The relevant theoretical research is involved in the complex atomic structure, various impact processes and the detail result for the charge state distribution of highly charged projectiles in the plasmas. The relevant results may become quite different for the serious deviation of the velocity distribution in the dense plasmas with Maxwellian distribution, and the neglecting the influence of the electric field fluctutation in plasmas upon the heating of the target ion. The researches in respect to this have not been developed so far by others. The present program, combined with the experiments, is intended to study the stopping power for heavy particles in partially ionized plasmas with deeply considering the influence of the various impact processes, reasonable velocity distribution, and the electric field fluctutation. Also it will be studied for the important processes which have strong influence upon the charge states of highly charged projectiles in the plasmas with the plasma environment factors considered. Meanwhile All it will be investigated how the stopping power and the influence of the important processes changes with the different temperature, density and the chemical element of the plasmas Our program is of benefit to the field where both atomic and plasma physics play important roles simultaneously and it can be useful to the fusion science.

随着聚变研究的发展，重粒子在部分离化等离子体中阻止本领的精密研究变得日益重要。理论上这涉及等离子体状态下部分离化离子的复杂原子结构，以及由此带来的各种复杂的碰撞过程, 也涉及高剥离的入射粒子在部分离化等离子体中的电荷态分布的准确结果, 目前国际上这方面的研究还很不完善。同时我们发现随着等离子体密度的增加，带电粒子速度会严重偏离麦克斯韦分布，而且以往对靶离子加热的研究都忽略了等离子体电场的涨落, 这些因素会导致有关结果的很大变化。本项目针对这些问题并结合实验, 一方面对重粒子在部分离化等离子体中的阻止本领进行仔细研究，充分考虑各种过程的影响; 另一方面将研究对有关高剥离的入射粒子在部分离化等离子体中的电荷态有重要影响的过程, 充分考虑等离子体环境的影响。同时系统研究它们随等离子体温度、密度的变化规律。这是等离子体物理与原子物理交叉领域值得研究的课题，在与聚变有关的研究中有重要应用。

结合聚变研究的重要课题，我们 开展了重粒子在部分电离及全电离的多种材料等离子体中能量损失的有关研究，主要研究目标已经完成，共完成12方面的工作，通过与实验的比对上一方面验证了我们已有的模型，同时还建议了新的稠密等离子体中的实验来验证我们的非麦克斯韦速度分布的预言，另一方面也发展了一些新的计算模型，它们能克服传统模型的一些缺陷，得到更可靠的结果，也能说明一些其它模型为什么在某些情况下会失效的原因。特别是在与实验比对的过程中发展的新模型，很好地解释了国内兰州近代物理所的低Z离子在放电产生的氢等离子体中能损的有关实验，首次结合实验发现了入射离子的激发态对能损的重要影响。此外我们还给相关的聚变研究提供了一套完整的氦粒子和两个中Z元素离子在DT及多种杂质的、大的温度和密度范围的混合物等离子体中的能量分配因子在线计算的插值程序，预计会在有关的国防建设和与聚变有关的基础研究中发挥重要作用。已发表7篇相关文章。