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1.
采用等效电路和零维分析方法,建立了双层丝阵Z箍缩内爆动力学的物理模型. 研究了内、外层丝阵电感分布及其变化对双层丝阵内爆动力学模式的决定性影响,结果表明丝阵的初始电感决定了初始电流分配,动态电感变化影响丝阵内爆的动力学过程. 提出由于电感的变化可能存在四种不同的双层丝阵内爆动力学模式. 针对“强光一号”装置Z箍缩双层丝阵负载参数进行计算分析,可以得到外层等离子体穿透内层先运动到芯的动力学模式,与其他低电流装置在实验上观察到的物理图像一致.
关键词:
Z箍缩内爆等离子体
双层丝阵负载
电感
动力学模式 相似文献
2.
基于Z箍缩零维模型、丝阵碰撞假设和箍缩动能最大化的优化原则,对美国Sandia实验室Z装置的典型双层钨丝阵负载进行了优化分析,结果表明它基本上是优化的.在丝阵碰撞假设下,利用一维三温辐射磁流体力学程序对其箍缩过程进行了数值模拟,模拟结果再现了Z箍缩过程的一维时空演化过程,得到了内外层丝阵的运动轨迹和驱动电流在它们之间的转移规律,并将计算得到的宏观结果与实验结果进行了比较.表明丝阵相互作用的碰撞假设有合理性.
关键词:
Z箍缩
双层钨丝阵
零维模型
一维辐射磁流体 相似文献
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介绍了基于聚龙一号装置的Z箍缩诊断和实验布局, 分析了丝数132~300、丝直径5~10 m、丝阵直径13~30 mm的单/双层钨丝阵Z箍缩内爆动力学过程和软X射线辐射特性规律。研究表明, 钨丝阵等离子体的停滞时间与零维薄壳模型计算的停滞时间一致, 内爆轨迹存在偏离, 丝阵等离子体内爆开始前以丝烧蚀为主, 内爆开始时间约为总内爆时间的67%;随着负载质量和半径的增大, 负载电流、内爆停滞时间和X射线辐射脉冲半高宽也相应增加, X射线辐射峰值功率减小。双层钨丝阵的内爆均匀性和一致性优于单层丝阵, 其辐射峰值功率明显高于单层钨丝阵, 但单/双层钨丝阵辐射产额基本相当, 能量转换效率约为15%。此外, 还初步讨论了单层钨丝阵驱动的低密度泡沫动态黑腔辐射功率波形特征及其与纯钨丝阵内爆辐射的差异。 相似文献
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开展了基于等离子体断路开关的脉冲功率源驱动多丝Z箍缩负载初步实验,实验中采用了2根或4根钨丝组成的环形阵列,其中钨丝的直径分别为7 mm和20 mm。利用高速扫描摄影获取钨丝电爆炸和箍缩过程中等离子体自发光的物理图像。实验结果表明:导通电流为105 kA的等离子体断路开关将67%~78%的电流转换至金属丝阵负载上,负载电流上升沿为84~110 ns。高速扫描相机观察到了钨丝电爆炸形成晕等离子体及其向轴线箍缩和后期向外膨胀的物理过程。 相似文献
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在"强光一号"装置上, 利用微型磁探针系统测量了钨丝阵负载内部的消融等离子体携带的电流, 对比了有无泡沫柱两种负载条件下内部电流分布的差异, 获得了稳定可靠的实验数据. 实验中使用了由42 根4.2 μm 钨丝组成的直径12 mm 的丝阵负载, 脉冲电流峰值为1.34 MA, 上升时间约70 ns. 结果表明: 在电流放电开始约20 ns 后, 半径3.2 mm 处的磁探针有明显的信号输出, 随后的20 ns 内, 内部等离子体分流比迅速上升至约20%, 并在30—40 ns 内基本保持稳定. 丝阵加载泡沫柱后, 内部电流值在Z 箍缩前期没有明显变化. 相似文献
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8.
在“强光一号”加速器开展了Al丝阵Z箍缩产生K层辐射的实验研究,固定Al丝线径20 μm、丝阵直径12 mm,丝根数为8和12的负载获得K层产额分别为0.9 kJ/cm和1.1 kJ/cm,明显高于16和24根丝负载.辐射功率波形和时间分辨的X射线图像显示,低丝数负载存在拖尾质量引起的多次内爆现象.在60%—80%的内爆时间内,丝阵几乎停留在初始位置;主体内爆在随后的25—30 ns内完成,将部分等离子体留在初始位置,形成质量的拖尾分布;内爆后期驱动电流向外围的拖尾质量迁移,引
关键词:
Al丝阵
Z箍缩
K层辐射')" href="#">K层辐射
拖尾质量 相似文献
9.
宁成 李正宏 华欣生 徐荣昆 彭先觉 许泽平 杨建伦 郭存 蒋世伦 丰树平 杨礼兵 晏成立 宋凤军 V.P.Smirnov Yu.G.Kalinin A.S.Kingsep A.S.Chernenko E.V.Grabovsky 《物理学报》2004,53(7):2244-2249
利用铝丝和钨丝混合编制的丝阵作为Z箍缩的负载,在俄罗斯Kurchatov研究所的S300强流装置上对其Z箍缩过程进行了实验研究,并与纯铝丝阵和纯钨丝阵的实验结果进行了比较.不同材料组成的丝阵的Z箍缩x射线能谱之间有明显差异,混编丝阵的铝K壳层的x射线辐射强度比纯铝丝阵的弱,在纯钨丝阵Z箍缩中没有发现波长小于1.6nm的线辐射.混编丝阵Z箍缩的x射线发光区域比纯铝丝阵的小,但比纯钨丝阵的大,混编丝阵的x射线产额比纯铝丝阵的大,但比纯钨丝阵的略低.在驱动电流为2.5—2.8MA条件下,Z箍缩的径向收缩比为4—5,x射线辐射脉冲脉宽为25ns左右,峰值为0.3—0.5TW,总能量为10—20kJ.激光探针的阴影像显示了丝阵等离子体形成的细致过程,还表明了等离子体的边界面不够清晰,其不稳定性有明显的发展,内部有丰富的结构.
关键词:
Z箍缩
混编丝阵
S300强流装置 相似文献
10.
从原子的电离能和维持等离子体所需能量出发,给出了估算任一元素材料,要产生任一壳层的X射线辐射,每个离子(原子)所需要的基本能量和要达到的内爆箍缩速度的方法.对“强光一号”加速器上典型的氪喷气和部分钨丝阵Z箍缩实验的电流和电压波形所蕴涵的丰富物理信息进行了分析,得到了电感和洛伦兹(Lorentz)力做功等物理量的变化规律以及负载参数变化对它们的影响.该电感与基于壳层模型计算出的电感有较大的差异.前者随箍缩开始而缓慢增大,甚至在箍缩到心和飞散后还在增大,最后大致稳定在100 nH附近.差异可能是由于壳层模型过于简化和电流电压的测点同负载有一定的距离而造成的.当丝阵直径为8 mm时,洛伦兹力做功最大;当丝阵直径相同时,丝数较大时,洛伦兹力做功也较大.同时还对该加速器的喷气和丝阵负载的线质量进行了优化,表明也是直径为8 mm的钨丝阵为最佳负载,这同实验的优化结果也一致. 相似文献
11.
Cuneo ME Sinars DB Bliss DE Waisman EM Porter JL Stygar WA Lebedev SV Chittenden JP Sarkisov GS Afeyan BB 《Physical review letters》2005,94(22):225003
Nested tungsten wire arrays (20-mm on 12-mm diam.) are shown for the first time to operate in a current-transfer mode at 16-19 MA, even for azimuthal interwire gaps of 0.2 mm that are the smallest typically used for any array experiment. After current transfer, the inner wire array shows discrete wire ablation and implosion characteristics identical to that of a single array, such as axially nonuniform ablation, delayed acceleration, and trailing mass and current. The presence of trailing mass from the outer and the inner arrays may play a role in determining nested array performance. 相似文献
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13.
Lebedev SV Aliaga-Rossel R Bland SN Chittenden JP Dangor AE Haines MG Zakaullah M 《Physical review letters》2000,84(8):1708-1711
Two different modes of nested wire array implosion driven by a 1-MA, 240-ns current pulse were observed, determined by the fraction of total current induced in the inner array. Penetration by the outer array through the inner with switching of current occurred if current in the inner array was initially suppressed. Simultaneous implosion of arrays with apparent compression of magnetic flux between the arrays was observed if approximately 20% of the current was in the inner array. In both cases the x-ray pulse rise time of approximately 10 ns (for 260-ns implosion time) was considerably smaller than for a single array. 相似文献
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讨论了Z箍缩内爆产生的低频电磁脉冲的辐射特性. Z箍缩驱动金属丝阵或固体套筒高速内爆,部分磁能通过与负载的运动耦合而向外辐射. 理论结果表明,电磁脉冲辐射功率由电流和内爆轨迹共同决定. 在中国工程物理研究院流体物理研究所的初级实验平台上开展了负载电流为7 MA,10%–90%上升时间65 ns的丝阵Z箍缩实验,根据实验测得的电流和内爆轨迹得到了电磁脉冲的辐射功率和频谱. 电磁脉冲峰值功率约为1 GW,能量约为0.5 J,能量转换效率约为10-7;峰值频率位于20–70 MHz,具有较宽的辐射频谱. 电磁脉冲辐射参数远小于软X射线辐射参数(峰值功率为50 TW,能量为0.5 MJ). 在弱相对论条件下,电磁脉冲辐射功率近似地正比于电流的6次方,随电流急剧增大. 软X射线辐射是丝阵Z箍缩过程中的主要能量转换形式,本文的研究结论表明,在更高的驱动电流下,电磁脉冲辐射将提供另一种重要的能量转换途径,势必会对诊断设备造成严重影响;此外,这类强电磁脉冲在其他领域也具有潜在的应用价值.
关键词:
Z箍缩
内爆
电磁脉冲 相似文献
17.
利用“阳”加速器对平行面多金属钨丝(直径17 μm,丝间距1 mm,丝数3根或5根)负载进行了Z箍缩聚爆实验研究。在峰值为350 kA,上升沿约80 ns的电流作用下,使用针孔成像技术和X射线诊断技术,获得多钨丝等离子体融合图像及相应的软X射线辐射信号。对金属丝聚爆过程中负载电流变化对实验影响进行了分析,并探讨了引起聚爆过程中的等离子体柱腊肠型不稳定性、扭曲型不稳定性和“热点”及其周围弥散斑等现象的原因。 相似文献
18.
实验证实双层金属丝阵负载Z箍缩内爆等离子体产生的X光辐射源,与单层丝阵负载相比可以提高40%的功率。为了优化Z装置上双层丝阵负载实验方案的设计,从内爆动力学过程和Rayle igh-Taylor(RT)不稳定性发展过程进行了理论分析。分析表明:双层丝阵负载实验不会提高X光辐射的总能量,但可以明显地提高辐射功率;双层丝阵的外半径应与单层丝阵负载优化方案的半径相一致;双层丝阵内、外层质量的选取应以优化的单层丝阵内爆到心时间为标准;内层丝阵置于外层丝阵半径的正中位置上,更有利于抑制RT不稳定性。 相似文献