, , , , , , , ,

"Новые методы контроля инжекции и самоорганизации пучков в плазменном кильватерном ускорителе". Константин Владимирович Лотов, НГУ, ИЯФ СО РАН, 11.12.2025

nsu_kvlotov_202512.pdf

Состав коллектива

Аннотация

Численный код lcode3d доведен до полностью функционального состояния, работает как на CPU, так и на GPU. В коде решена проблема нефизического нагрева электронов плазмы, который происходит из-за того, что шаг расчетной сетки намного превышает дебаевский радиус. Для подавления численного нагрева применена двухступенчатая схема выявления периодических мелкомасштабных смещений макрочастиц и модифицированы уравнения движения частиц. Новые возможности кода сразу позволили разобраться в нескольких проблемах, возникающих при моделировании долговременной динамики кильватерной волны квазистатическими кодами. Это проблемы ранней хаотизации кильватерного следа в трехмерной геометрии (она оказалась численным эффектом), длинноволнового хоузинга (оказалось, что в отсутствие численной неустойчивости поперечные колебания микросгустков пучка не нарастают со временем) и раннего поперечного опрокидывания кильватерной волны в трехмерной геометрии (при подавлении численного шума двумерное и трехмерное моделирование дают близкие времена опрокидывания). Численным моделированием с использованием нового кода продемонстрирован новый метод инжекции, позволяющий на порядок ослабить требования на допустимую степень несоосности инжектируемого пучка-витнесса и кильватерной волны. Суть метода состоит в том, что перед пучком-витнессом на определенном расстоянии летит электронный сгусток-демпфер с зарядом, сравнимым с зарядом витнесса. Найдена область в пространстве параметров, в которой метод работает. Эта область оказалась достаточно широкой, чтобы методом можно было пользоваться в реальных экспериментах.

Финансовая поддержка

Публикации