高温稠密等离子体中电流输运过程的理论及数值模拟研究

针对惯性约束聚变的"快点火"方案，研究超强激光驱动的强电流在高温稠密等离子体中的输运过程。研究适合于模拟高温稠密等离子体中短程库仑碰撞过程的碰撞模型，并在二维和三维粒子模拟程序中实现碰撞算法，对高温稠密等离子体中的强电流输运进行大规模粒子模拟研究。研究电流输运过程中参量不稳定性的产生、发展和相互竞争，碰撞效应对参量不稳定性的影响，电流成丝及其对发散角、能谱等束流特性的影响，以及电流的能量沉积率等物理问题，探索有效控制电流输运及能量沉积的方法，为"快点火"方案中实现超热电子能量沉积形成点火热斑提供技术方案和理论参考。

本项目主要研究超强激光驱动的强电流在高温稠密等离子体中的输运过程，为惯性约束聚变的“快点火”提供有参考价值的理论模型和技术方案。我们主要采用含碰撞的二维和三维粒子模拟程序研究超短超强激光脉冲和等离子体相互作用中高能强电流的产生和传输，主要内容包括：电流输运过程中的成丝过程及其对电流能量沉积的影响、受激拉曼散射和瑞利-泰勒不稳定性及其抑制、极端强度激光驱动锥型靶中的电子动力学和相关辐射等。此外，我们还研究了激光驱动固体靶中高性能质子束的产生，这对于惯性约束聚变的离子束驱动“快点火”方案具有重要的参考价值。