Научная тема: «ЯДЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПЛАЗМЕ: ПРИЛОЖЕНИЕ К УПРАВЛЯЕМОМУ ТЕРМОЯДЕРНОМУ СИНТЕЗУ И ПЕРВИЧНОМУ НУКЛЕОСИНТЕЗУ»
Специальность: 01.04.16
Год: 2013
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  • Используя аккуратное описание подбарьерных литиевых реакций с учетом рыхлой структуры ядра 6Li получены новые, уточненные низкоэнергетические ядерные данные для реакций х + 6Li (x = d, t, 3He), представляющих интерес для УТС. Низкоэнергетическое сечение реакции 6Li(t, p)8Li*[0.981], играющей ключевую роль в диагностике функции распределения трития в DT-плазме, найдено впервые.
  • Впервые обнаружен и подробно изучен эффект заметного усиления скоростей литиевых реакций в DT-плазме, вызванный вкладом надтепловых процессов с быстрыми дейтронами и тритонами, образующимися в плазме естественным образом. При этом увеличение параметра скорости (av) пороговой ядерной реакции может составлять несколько порядков величины по сравнению с "неискаженным" максвелловским значением.
  • Предложен новый тип плазменного источника 14-МэВных нейтронов, работающего по принципу конверсии п(тепловой) -> Б3Не-плазма -> п(14 МэВ) за счет эффективного развития в мишени каталитических реакций t(d,n)a.
  • На основе измерений выхода 7-квантов из литиевых реакций х + 6Li (х = d, t, 3He) разработана новая методика диагностики DT- и D3He-плазмы, весьма чувствительная к тонким деталям функции распределения ионов. Показана принципиальная возможность "абсолютного" определения ионной температуры, практически не зависящего от плотности плазмы и ее флуктуаций в процессе измерений.
  • Разработан новый тип т/я устройства для сжигания D3He-топлива на основе Z-пинча с управлением фемтосекундным лазером. Проведенный анализ показал, что при определенных условиях коэффициент энергетического усиления процесса может составлять 50-100.
  • Впервые изучены нетепловые ядерные процессы в ранней Вселенной и установлено существование групп быстрых легких частиц (п,рД3Не,а),эф-фективная температура которых в эпоху первичного нуклеосинтеза в десятки и даже сотни раз превышает температуру окружающей среды. Показано, что эти частицы оказывают сильное влияние на скорости ряда реакций. Впервые проведено моделирование расширенного сценария первичного нуклеосинтеза в рамках стандартной модели с учетом тепловых и надтепловых реакций.
Список опубликованных работ
1. Kukulin V. I., Kamal M., Voronchev V. T., Krasnopol’sky V. M. On the extrapolation of the low-energy cross sections of nuclear reactions in the d+6Li system. // Journal of Physics G: Nuclear Physics. 1984. Vol. 10, no. 9. Pp. L213–L219.

2. Камаль М., Кукулин В. И., Ворончев В. Т. Ядерно-физическая диагностика ионной температуры в горячей плазме. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. 1989. № 3. С. 37–40.

3. Voronchev V. T., Kukulin V. I., Krasnopolsky V. M. et al. Nuclear-physical aspects of controlled thermonuclear fusion, I. Study of the potential barrier penetrability in a system of light nuclei and its application to the d + 6Li reaction. // Memoirs of the Faculty of Engineering, Kyushu University. 1990. Vol. 50, no. 4. Pp. 517–526.

4. Voronchev V. T., Kukulin V. I., Krasnopolsky V. M. et al. Nuclear-physical aspects of controlled thermonuclear fusion, II. Dynamic multicluster model of light nuclei and its application for studying thermonuclear reactions. // Memoirs of the Faculty of Engineering, Kyushu University. 1991. Vol. 51, no. 1. Pp. 63–80.

5. Kamal M., Voronchev V. T., Kukulin V. I. et al. Self-consistent calculation of the interactions of lightest nuclei with 6Li. // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 1992. Vol. 18, no. 2. Pp. 379-392.

6. Voronchev V. T., Kukulin V.I. Rate parameters of 6Li(d,pa)T and 6Li(d,na)3He nuclear reactions at thermonuclear temperatures. // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2000. Vol. 26, no. 6. Pp. L103-L109.

7. Voronchev V. T., Kukulin V. I. Cross sections of 6Li(t, d)7Li*[0.478] and 6Li(t,p)8Li*[0.981] nuclear reactions in the 0-2 MeV energy range. // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2000. Vol. 26, no. 12. Pp. L123-L130.

8. Ворончев В. Т., Кукулин В. И. Ядерно-физические аспекты УТС: Анализ перспективных топлив и гамма-лучевая диагностика горячей плазмы. // Ядерная физика. 2000. Т. 63, № 12. С. 2147-2162.

9. Voronchev V. T., Kukulin V. I, Nakao Y. Use of 7-ray-generating nuclear reactions for temperature diagnostics of DT fusion plasma. // Physical Review E. 2001. Vol. 63, no. 2. Pp. 026413(1-7).

10. Voronchev V. T., Nakao Y. Nuclear reaction 6Li(3He, p)8Be*[16.63; 16.92] at sub-barrier energies. // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2003. Vol. 29, no. 2. Pp. 431-441.

11. Voronchev V. T., Nakao Y. On feasibility of absolute measurements of ion temperature in D-3He fusion plasma. // Journal of the Physical Society of Japan. 2003. Vol. 72, no. 5. Pp. 1292-1299.

12. Voronchev V. T., Kukulin V. I, Kuzhevskij B. M. Developmental study of a plasma source of 14-MeV neutrons. I. General concept. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2004. Vol. 525, no. 3. Pp. 626–632.

13. Voronchev V. T., Kukulin V. I., Kuzhevskij B. M. Electrodisintegration reaction in beryllium plasma as a source of neutrons. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2005. Vol. 539, no. 3. Pp. 640–645.

14. Ворончев В. Т., Кукулин В. И., Кужевский Б. М. О генерации нейтронов в бериллиевой плазме под действием пучка быстрых электронов. // Ядерная физика. 2005. Т. 68, № 2. С. 374–376.

15. Nakamura M., Nakao Y., Voronchev V. T. et al. Kinetic analysis of γ-ray-generating reactions for fuel ion and energetic particle diagnostics of D-T fusion plasma. // Journal of the Physical Society of Japan. 2006. Vol. 75, no. 2. Pp. 024801(1–8).

16. Nakamura M., Voronchev V. T., Nakao Y. On the enhancement of nuclear reaction rates in high-temperature plasma. // Physics Letters A. 2006. Vol. 359, no. 6. Pp. 663–668.

17. Nakamura M., Nakao Y., Voronchev V. T. Use of the 6Li + T nuclear reaction for diagnostics of energetic particles in burning plasmas. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2007. Vol. 580, no. 3. Pp. 1502–1512.

18. Nakao Y., Nakamura M., Voronchev V. T. Use of the γ-rays from the 6Li(t, p1)8Li∗ reaction for studying knock-on tritons in the core of fusion plasmas. // Fusion Science and Technology. 2007. Vol. 52, no. 4. Pp. 1045–1050.

19. Voronchev V. T., Nakao Y., Nakamura M. Non-thermal processes in standard big bang nucleosynthesis: I. In-flight nuclear reactions induced by energetic protons. // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2008. Vol. 2008, no. 05. Pp. 010(1–19).

20. Voronchev V. T., Nakamura M., Nakao Y. Non-thermal processes in standard big bang nucleosynthesis: II. Two-body disintegration of D, 7Li, 7Be nuclei by fast neutrons. // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2009. Vol. 2009, no. 05. Pp. 001(1–15).

21. Voronchev V. T., Nakao Y., Nakamura M. Analysis of suprathermal nuclear effects in the standard model of big bang nucleosynthesis. // Astrophysical Journal. 2010. Vol. 725, no. 1. Pp. 242–248.

22. Ворончев В. Т., Кукулин В. И. Реализация термоядерного процесса в D3He–9Be-плазме на основе Z-пинча со сверхбыстрым лазерным поджи-гом. // Ядерная физика. 2010. Т. 73, № 1. С. 41–61.

23. Кукулин В. И., Ворончев В. Т. Термоядерный синтез в D3He-плазме на основе пинча с управлением фемтосекундным лазером. // Ядерная физика. 2010. Т. 73, № 8. С. 1418–1426.

24. Nakao Y., Tsukida K., Voronchev V. T. Realistic neutron energy spectrum and a possible enhancement of reaction rates in the early Universe plasma. // Physical Review D. 2011. Vol. 84, no. 6. Pp. 063016 (1–14).

25. Voronchev V. T., Nakao Y., Nakamura M. On the relation between forward and reverse nuclear reactions in an astrophysical plasma. // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2011. Vol. 38, no. 1. Pp. 015201(1–11).

26. Voronchev V. T., Nakao Y., Tsukida K., Nakamura M. Standard big bang nucleosynthesis with a nonthermal reaction network. // Physical Review D. 2012. Vol. 85, no. 6. Pp. 067301(1–5).