Hybrid particle-in-cell(PIC) simulation of heat transfer and ionization balance in overdense plasmas irradiated by subpicosecond pulse lasers

ハイブリッドPIC(Particle-In-Cell)シミュレーションコードの開発とサブピコ秒パルスとプラズマの相互作用への応用

Zhidkov, A.*; 佐々木 明

Zhidkov, A.*; Sasaki, Akira

クーロン散乱をランジュバン方程式を用いて計算する方法と、非局所熱平衡にあるプラズマの電離度を平均イオンモデルで計算する新手法に基づく、1次元ハイブリッドPICコードを開発した。急峻な温度勾配を持つプラズマ中の非局所熱伝導、オーバーデンスプラズマと強度10W/cm程度のサブピコ秒レーザーとの相互作用の計算を行い、実験やフォッカープランクシミュレーションと比較し、本手法の有効性を検証した。短パルスレーザーの高密度プラズマによる、真空加熱(ブルネル過程)、異常表皮効果、共鳴吸収等の効果を検討した。プラズマ中の衝突過程、イオン化が、吸収率と熱流に大きな影響を与えることを示した。計算結果は、実験で測定されたプラズマのスケール長に対する吸収率の挙動をよく再現した。

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