ICF冷冻靶燃料冰层原位表征技术

背光阴影成像是表征ICF冷冻靶燃料冰层的有效方法。基于背光阴影成像技术,冷冻靶燃料冰层原位表征技术能原位实时监测靶丸内燃料气体相变与冰层均化过程,得到打靶零前时刻燃料冰层厚度和粗糙度信息,为物理实验提供准确参数。在冷冻靶制备实验中,根据背光阴影成像的光线追迹模型和实验测得的阴影图像中的亮环位置,计算得到了均化后冷冻靶中燃料冰层的厚度以及内表面粗糙度。     

聚-a-甲基苯乙烯微球固化过程中的密度匹配

在采用乳液微封装技术制备聚-a-甲基苯乙烯（PAMS）空心微球的双重乳液固化过程中,为研究油包水（W1/O）复合液滴与外水相（W2）之间的密度匹配度对最终PAMS空心微球球形度的影响,理论研究了不同初始外径和油层厚度的复合液滴在不同固化时刻的平均密度;实验测量了W1/O复合液滴在固化过程中的油相质量分数及复合液滴的平均密度。研究结果表明:双重液滴固化过程的关键阶段为油相质量分数从20%增加至60%的过程。在双重乳液固化的关键阶段,当复合液滴与外水相的密度不匹配度由0.004 95 g/cm3降低至0.000 02 g/cm3时,微球球形偏离度值低于10 m的PAMS微球粒子分数从14.3%提高至93.3%;调节外水相的组分来降低双重乳液与外水相在固化关键阶段的密度不匹配度,可显著提高最终PAMS微球的球形度。     

毫米级单分散聚-α-甲基苯乙烯空心微球制备

采用汇聚式双重乳液发生器通过乳液微封装技术制备得到了毫米级单分散的聚--甲基苯乙烯空心微球。初步研究了各相流速对乳液形成过程、乳液直径及其分散度的影响。基于获得的单分散双重乳液,采用旋转蒸发方式固化得到了分散度小于3%、直径800~1200 m的聚--甲基苯乙烯空心微球。     

旋转涂层法制备聚酰亚胺薄膜

 研究了采用二酐和二胺合成聚酰胺酸溶液，利用旋转涂层法制备聚酰亚胺薄膜的方法并对成膜机理进行了初步探讨。研究表明：在固定旋转时间时，通过控制合成聚酰胺酸的浓度和旋转速度可基本上控制薄膜的厚度，旋转涂膜法制备的聚酰亚胺薄膜厚度起伏小于5％，薄膜表面光洁度达到0.3～0.4 nm，0.3 μm厚聚酰亚胺薄膜的弹性模量为50～80 MPa。     

炉内成球法制备PVA涂层理论模拟研究

 根据炉内成球法制备PVA涂层原理，建立了炉内成球法在PS微球表面制备PVA涂层的数学模型，并利用数值方法进行了求解，研究了初始PS壁厚和直径、载气种类、炉内温度、PVA含量等实验条件的影响。计算结果表明，包裹PS微球的PVA水溶液复合微球在下落过程中速度迅速增加，短时间内达到最大值后又逐渐降低；复合微球的PVA水溶液涂层厚度逐渐减少，微球表观密度降低；炉内温度较低时，PVA涂层不易烘干；空气和纯Ar做炉内气氛时，微球烘干时间延长，而在He和Ar混合气体中，随着He含量增加，微球烘干时间缩短；小直径PS微球及高含量PVA溶液有利于制备厚的PVA涂层。     

充气塑料柱腔的制备与保气半寿命

 研究了聚苯乙烯塑料柱腔的两种制备方法：采用聚苯乙烯溶液旋转涂层和熔体浸涂。聚苯乙烯熔融后浸涂制备的塑料柱腔存在一定的结晶取向和很多气泡,去掉铜芯轴后,塑料柱腔因缺陷太多几乎不能保气,成品率非常低,不到10％。利用聚苯乙烯溶液通过多次旋转涂层和烘干过程制备的塑料柱腔具有很低的表面粗糙度,柱腔厚度为10～30 m,表面粗糙度5～20 nm,采用0.3～0.4 μm聚酰亚胺膜封口保气,气体介质为氪气,通过X射线荧光谱仪测量柱腔保气半寿命约24 h。采用保气罐储存和运输无源塑料柱腔充气靶,打靶时腔内气体密度可保持在初始状态的92％左右。     

液滴发生器系统中流速及振荡频率的确定

 根据Rayleigh流体不稳定原理,确定了射流振荡波频率范围,分析了充电偏转过程,推导出了每滴液滴的充电量和受偏转电场偏转的电场力的大小。在压强为0.02,0.03,0.04,0.05,0.06 MPa下测量了喷射孔孔径分别为0.10,0.11,0.15 mm的射流初始速率,确定了最佳偏转振荡频率与射流初始速率和充电环长度的关系表达式。     

激光惯性约束聚变靶靶丸制备与表征

激光惯性约束聚变的核心思想是利用球形内爆技术对聚变燃料进行增压,使热核燃料达到高温、高密度的等离子体状态,进而实现聚变点火。基于对称压缩、流体界面不稳定性和实验诊断的考虑,ICF实验对作为热核燃料容器的空心微球的品质在球形度、壁厚均匀性、表面粗糙度以及掺杂水平等方面提出了严格的要求。为满足这些要求,陆续发展了乳液微封装技术、降解芯轴技术、低压等离子体聚合/掺杂技术、干凝胶玻璃微球制备技术等用于多层塑料微球和空心玻璃微球的研制。另一方面,针对ICF靶丸量小、质轻以及表面要求高的特点,发展了相应的非破坏性靶丸参数表征技术,如X光照相技术、4π形貌表征技术、微球掺杂水平测量技术以及微球内燃料负载水平快速测试技术。基于这些制备与表征技术,初步实现了多层塑料微球、玻璃微球、聚-!-甲基苯乙烯芯轴微球、梯度掺杂CH微球的研制,满足了"神光Ⅱ"、"神光Ⅲ原型"及"神光Ⅲ主机"上开展的一系列内爆物理实验的要求,同时为未来点火物理实验用靶丸的研制提供了技术支撑。