Hidrodinámica de los amplificadores XUV basados en plasmas

Verdejo Lahoz, Alba Guiomar (2020). Hidrodinámica de los amplificadores XUV basados en plasmas. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Hidrodinámica de los amplificadores XUV basados en plasmas
Author/s:
  • Verdejo Lahoz, Alba Guiomar
Contributor/s:
  • Oliva Gonzalo, Eduardo
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: September 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Plasma, láser, radiación X, inversión de población, hidrodinámica, código ARWEN, esquema QSS
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La física de los plasmas es un ´área de investigación que ha cobrado un gran protagonismo en los últimos años. Los estudios orientados a la modelización y optimización de la hidrodinámica de los plasmas se han visto fomentados por aplicaciones como la fusión por confinamiento inercial o los láseres de rayos X, entre otras. Se destacan estas dos por ser motivo de análisis en numerosos estudios realizados por el Instituto de Fusión Nuclear ”Guillermo Velarde” (IFN-GV) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en el cual se realiza el presente Trabajo de Fin de Grado. Más concretamente, este trabajo se engloba dentro del segundo bloque de investigación radiación X basados en plasma, un tema que resulta de gran interés en la actualidad por la importancia que tiene el desarrollo de los dispositivos láser para su aplicación en multitud de campos científicos. Para ello, se van a reproducir las condiciones del plasma de un amplificador a escala de laboratorio de tal manera que el sistema simulado pueda servir como modelo para analizar la hidrodinámica del flujo de plasma generado en diferentes escenarios. Para realizar las simulaciones se ha utilizado el código ARWEN. Este código resuelve las ecuaciones de fluidos de conservación de la masa, la energía y la cantidad de movimiento acopladas con las ecuaciones de transporte de energía por radiación y conducción. Para ello se discretiza el sistema y se resuelve el problema en cada una de las celdas en las que se había dividido. El resultado es una descripción bastante ajustada a la realidad de la evolución hidrodinámica del plasma. Las simulaciones consisten básicamente en generar un flujo de plasma donde amplificar la radiación. El plasma se logra mediante la interacción de un láser con la materia. Al incidir el haz, los átomos del blanco se ionizan y dan lugar a un plasma formado por los electrones extraídos de las capas externas y los diferentes iones multicargados. Al coexistir ambos en el mismo fluido, se producen colisiones entre los electrones y los iones que hacen que estos últimos se exciten a niveles superiores logrando una inversión de población con la que se consigue que predomine la emisión estimulada frente a la absorción. Con ello se logra el efecto amplificador. Este trabajo surge a raíz de una serie de experimentos realizados en el Prague Asterix Laser System (PALS) en los que se hacen incidir unos pulsos láser de diferentes valores de energía sobre un blanco de titanio. Estos experimentos se simulan con el código ARWEN y se estudia la evolución del plasma generado. Posteriormente, los experimentos se repiten modificando el material empleado como blanco. Los materiales utilizados son cuatro: titanio, zinc, molibdeno y plata. Todo ello se enmarca dentro de un proyecto de amplificación en cadena que se pretende realizar en el laboratoirio láser PALS. El proyecto consiste en combinar los esquemas de amplificación Transient Colisional Excitation (TCE) y Quasi-Steady State (QSS) para aprovechar los altos coeficientes de ganancia y la corta duración de los pulsos que presenta la primera configuración como pre-amplificación del haz para, después, terminar la amplificación con el segundo esquema.

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Item ID: 66162
DC Identifier: http://oa.upm.es/66162/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66162
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 17 Feb 2021 06:35
Last Modified: 17 Feb 2021 06:35
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