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使用计算和实验对标碳化硼状态方程
Physical Review E ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-11-03 , DOI: 10.1103/physreve.102.053203
Shuai Zhang , Michelle C. Marshall , Lin H. Yang , Philip A. Sterne , Burkhard Militzer , Markus Däne , James A. Gaffney , Andrew Shamp , Tadashi Ogitsu , Kyle Caspersen , Amy E. Lazicki , David Erskine , Richard A. London , Peter M. Celliers , Joseph Nilsen , Heather D. Whitley

碳化硼4C)由于其结构复杂性及其在压缩时的变化方式,以及其许多工业用途以及在惯性约束聚变(ICF)和高能密度物理实验中的应用潜力,因此具有重要的科学和实践意义。我们报告了对状态方程(EOS)的全面计算研究的结果4C在液态,热致密物质和等离子体相中。通过与国家点火装置(NIF)进行的平面冲击实验中高达61兆巴的Hugoniot测量结果进行比较,我们的计算得到了交叉验证。我们的计算方法包括基于积分泛函理论的路径积分蒙特卡罗,活度展开以及全电子格林函数Korringa-Kohn-Rostoker和分子动力学。我们计算压力的内部能量EOS4C 在很宽的温度范围内(6×1035×108 K)和密度(0.025–50 G/厘米3)。我们估计理论预测之间最大的差异是5 接近最大压缩率1–2×106 K。这是K壳显着电离的热密状态,对理论和实验提出了巨大挑战。通过与不同的EOS模型进行比较,我们发现了与我们的计算结果吻合的Purgatorio模型(LEOS 2122)。我们的第一原则预测和LEOS 2122之间的最大压力差异为18岁 并发生在 6×1032×105 我们认为K是由LEOS 2122中建模的离子热项和冷曲线的差异与我们的第一性原理计算得出的。为了解决离子热项中的电势差,我们开发了三个新的状态方程模型,这些模型与理论计算和实验一致。我们将这些新模型应用于极性直接驱动NIF内爆的一维流体动力学模拟,表明这些新模型现在可用于将来的ICF设计研究。



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更新日期:2020-11-04
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