Un modelo hidrogenoide apantallado relativista para el cálculo de propiedades ópticas de plasmas de fusión por confinamiento inercial ( FCI )

Abstract

El objetivo de esta Tesis Doctoral es desarrollar un modelo atómico hidrogenoide apantallado relativista que permita determinar de forma analítica datos atómicos necesarios para el cálculo de propiedades ópticas de plasmas densos y calientes, como los que se encuentran en los plasmas de fusión por confinamiento inercial.

Partiendo de un potencial analítico se ha desarrollado un método para obtener un potencial hidrogenoide para cada nivel monoelectrónico dependiente de dos parámetros, la carga apantallada Qnlj y la constante de apantallamiento, Anlj. Dado que la ecuación de Dirac para un potencial de este tipo se puede resolver analíticamente, se dispone así, de expresiones analíticas para la energía total de un ion, las energías de nivel, las funciones de onda y las energías de transición. El modelo se ha validado comparando sus resultados con datos atómicos de la literatura tanto experimentales como calculados por códigos numéricos autoconsistentes, por otros modelos hidrogenoides, así como por códigos de cálculo basados en potenciales analíticos.

Como aplicación, el modelo se ha integrado en un código para el cálculo de la opacidad en plasmas en equilibrio local termodinámico. Este código determina la abundancia de especies iónicas en un plasma sometido a unas determinadas condiciones de temperatura y densidad resolviendo las ecuaciones de Saha-Boltzmann con datos hidrogenoides. La opacidad se construye considerando los procesos de absorción ligado-ligado, ligado-libre y libre-libre así como el término de dispersión de Thomson. Los resultados de opacidad multifrecuencial así como de las opacidades medias de Rosseland y Planck obtenidas, se comparan favorablemente con datos de la literatura.