稠密氘氚等离子体中能量弛豫问题的理论研究

The enery relaxation of dense deuterium-tritium plasma is of crucial interest not only for plasma physics, condensed matter physics, and astrophysics, but also for intense ion-beam, electron-beam, or high-power laser interaction with matter. The present project will perform theoretical modeling and numerical simulation on the energy relaxation of dense deuterium-tritium plasma in many aspects, including: (i) We intent to calculate the energy relaxation of dense deuterium-tritium plasmas under both wider temperature and wider density ranges by using the recently used theoretical model combined with the quantum molecular dynamical simulation. (ii) By introducing the other physical effects, such as the nulclear and interference scattering effect, the bound states effect, the quantum term correction effect, and the relativity effect, in the dense deuterium-tritium plasma systems, we intent to carefully study these effects on the energy relaxation rate. (iii) We will build new theoretical modelings to study the energy relaxation of warm dense deuterium-tritium plasmas with moderate, even strong plasma coupling strength. (iv) With help of the new experimental data, we will study the energy relaxation of the dense deuterium-tritium plasmas under different experimental conditions. The present work will improve the experimental and theoretical progress in this physical field.

稠密氘氚等离子体系统中的能量弛豫问题不仅涉及等离子体物理、凝聚态物理、天体物理等基础研究领域，同时也是高能激光、高能粒子束实验以及惯性约束核聚变等实际工程应用关注的重要研究内容。本项目拟从多个层面系统开展稠密氘氚等离子体能量弛豫性质的理论和模拟研究。主要包括：采用当前最新的理论模型，并与大规模第一性原理分子动力学方法相结合来计算广泛温度、密度区间内稠密氘氚等离子体的能量弛豫率，系统研究其变化规律，揭示其深刻物理内涵；对当前弱耦合理论模型进行改进，引进其它效应，如核散射和干涉散射效应、束缚态效应、量子修正效应以及相对论效应等，系统研究这些效应对能量弛豫率的影响；发展新的理论模型，使之可以计算中等耦合、甚至是强耦合强度情形下的温稠密氘氚等离子体系统中的能量弛豫率；结合最新实验数据，研究不同条件（如不同点火方式等）下稠密氘氚等离子体中的能量弛豫规律。预期这些工作将促进我国在这一领域的研究进展。

本项目研究稠密氘氚等离子体中的能量弛豫问题，按申请书中的年度研究计划，采用理论模型和第一性分子动力学数值模拟研究了广泛温度、密度区间稠密氘氚等离子体的能量弛豫规律；改进了弱耦合情形下的BPS理论模型，分别引入核散射和干涉散射效应以及极高温氘氚等离子体中电子分布采用相对论分布时的能量弛豫;研究了各种掺杂对氘氚等离子能量弛豫的影响;发展了多组分介电函数模型并用来研究中等耦合下的能量弛豫规律。我们还研究了磁场下氘氚等离子体中的能量弛豫规律。这些研究结果有助于理解氘氚等离子体中能量弛豫规律，并可能为ICF新型能源靶设计提供有用的理论指导和数据。