بررسی چرخه سیستم کاتالیزور میونی در مخلوطD/T با در نظر گرفتن تشکیل مولکولهای دو میونی

Abstract

چرخه میونی در همجوشی کاتالیزور میونی تابع پارامترهایی مانند دما, ضریب چسبندگی میونی, چگالی هیدروژن مایع و کسر غلظتهای انتخابی ایزوتوپهای هیدروژن است. این بستگیها در مطالعات همجوشی کاتالیزور میونی سه جسمی مورد توجه قرار گرفته است. در کارهای تحقیقاتی اخیر, رفتارهای پایه ای تشکیل مولکولهای چهار جسمی PP μμ,tt μμ,dd μμ,dt μμ,pd μμ,pt μμ مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده شده است که آهنگهای تشکیل برای چنین مولکولهای چهار جسمی به مقدار قابل ملاحظه ای بزرگتر از مولکولهای سه جسمی هسته های مشابه یعنی ppμ, ttμ, ddμ, dtμ, pdμ, ptμ است و بخصوص برای dtμμ آهنگ همجوشیبرابرRf(dt) ≈3×1013s-1 -6×1013s-1 گزارش شده است که حدود 40 مرتبه از آهنگ همجوشی در dtμ بزرگتر است. اهمیت واکنشهای مطرح شده ما را بر آن داشت تا در همجوشی کاتالیزور میونی در مخلوط دو گاز D/T آثار تشکیل مولکولهای چهار جسمی را جستجو کنیم. در این کار تحقیقاتی به علت عدم دسترسی به تمام داده های مورد نیاز فقط شاخه اصلی تشکیل مولکولهای چهار جسمی dtμμ را بررسی کرده ایم و برای این منظور ابتدا شبکه واکنش جامع مربوط به مخلوط D/T را با در نظر گرفتن تشکیل مولکولهای چهار جسمی dtμμ معرفی و معادلات دینامیکی حاکم بر آن را در حالت پایا برای محدوده دمایی K1400-100 در ازای چگالیهای مختلف و غلظت نسبی دوتریوم و تریتیوم, با در نظر گرفتن بستگی چگالی, غلظت نسبی تریتیوم و دما برای ضریب چسبندگی موثر میون حل و ضرایب تکثیر میونی Xdtμ - Xdtμμ را که به ترتیب برای حالتهای dtμ و dtμμ می باشند, محاسبه و جوابها مقایسه شده است. به علت در دسترس نبودن اندازه دقیق آهنگ تشکیل مولکولهای چهار جسمی dtμμ وλ´a, مقدار آن حداکثر به اندازه آهنگ چسبیدن میون به دوترون 1- s 12 10 و حداقل به اندازه آهنگ تشکیل مزومولکول dtμ, یعنی 1- s 9 10 انتخاب گردیده است. مقایسه نتایج حاصل از محاسبات و تجربه برای ضریب تکثیر میونی نشان می دهد که انتخاب λ´a=109s-1 بیشترین نزدیکی را با جوابهای آزمایشگاهی دارد. در نهایت نقش تشکیل مولکولهای چهار جسمی و همجوشی آنها در تعیین ضریب تکثیر میونی از طریق تئوری و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه این نتایج نشان می دهد که عدم اعمال واکنشهای چهار جسمی برای سیستمهای در حال تحقیق امروزی که معمولا با چشمه های میونی شدت بالا نیستند تاثیر زیادی در نتایج محاسبات سه جسمی ندارد.