Osnova / Outline:
Deuterium-tritiové palivo pro inerciální fúzní reaktor se vyrábí ve formě kuliček, které jsou složeny z několika vrstev. Centrální oblast paliva zaujímá plynná směs deuteria s tritiem (DT), obklopená vrstvou pevného ledu ze směsi DT, takto vrstva je obalena těžším materiálem, tzv. ablátorem, na který dopadá intenzivní laserové záření, vytváří se expandující plazma. Reakcí na expandující plazma se ablátor pohybuje směrem k centru paliva a vytváří silnou kompresní rázovou vlnu. Ablátor tedy hraje jednu z klíčových rolí v zapálení inerciální fúze. V současné je testována řada materiálů, které by mohly sloužit jako ablátor v budoucích fúzních reaktorech. Nejčastěji používaným materiálem je plast, dále byly uvažovány různé kovy – lehčí i těžší, diamantová vrstva, grafen, karbid boru atd. Nicméně každý materiál má jistý ablační práh, který závisí nejen na druhu materiálu ale také na parametrech laseru – intenzita, délka impulzu, vlnová délka atd. Interakce laseru s materiálem je taj jeden z nejdůležitějších mechanismů pro pochopení ablačního procesu. Ten je velmi komplexní, protože optické a termální vlastnosti materiálu se mění v závislosti na parametrech laseru atd. Práh ablace typicky leží v rozsahu intenzit 108 – 109 W/cm2, avšak s kratší délkou impulzu se snižuje. Pro velmi krátké laserové impulzy a pro průhledné materiály musíme vzít v potaz také nelineální jevy, které se odehrávají při absorpci laserového impulzu v materiálu. Vlastní výběr ablačních podmínek jako intenzita, vlnová délka, délka impulzu jsou vyžadovány pro každý typ materiálu a jsou tedy klíčové pro generaci silné kompresní rázové vlny v inerciální fúzi.
Cílem práce je studium interakce laserového impulzu s plazmatem a pevným terčem. Student/ka se seznámí s fyzikou inerciální fúze, fyzikou interakce laserových impulzů s plazmatem, generací rázových vln, fyzikou a technikou laserových impulzů a experimentálními technikami užívanými během fúzních experimentů. Téma práce je dostatečně široké, a tak umožňuje případné pokračování na výzkumném úkolu i diplomové práci. (Téma je také možné pojmout teoreticky, tj. seznámením se s numerickými metodami – např. hydrodynamické simulace či simulace tzv. particle-in-cell.)