Z箍缩聚变及高能量密度应用研究进展

基于脉冲功率技术的Z箍缩过程可以实现驱动器电储能到X光辐射的高效率转换，形成极端温度、密度、压力条件，近年来在惯性约束聚变及高能量密度应用中取得了一系列重要进展。综述了国际上辐射间接驱动和磁直接驱动两条Z箍缩聚变技术路线发展现状，简要介绍了我国Z箍缩聚变尤其是7~8 MA脉冲功率装置上的动态黑腔研究进展；分别从辐射与物质相互作用、辐射不透明度、材料动态特性、实验室天体物理等方面，概述了Z箍缩应用于高能量密度物理研究的技术路线和主要成果。希望通过对Z箍缩聚变及高能量密度应用研究的论述和发展趋势分析，推动我国Z箍缩研究领域的进一步发展。     

FP-1装置铝套筒内爆动力学过程的一维磁流体力学模拟

作为一种重要的柱面会聚冲击和准等熵压缩加载源,磁驱动固体套筒内爆技术已广泛应用于高能量密度物理实验研究.针对FP-1装置驱动的固体套筒内爆动力学过程,建立了含强度的一维磁流体力学模型,并对典型实验进行了模拟.计算获得的套筒内爆速度同实验结果较为相符.模拟结果显示,该装置在40 kV充压条件下,可以将直径3 cm,厚0.5 mm的铝套筒加速至1.1 km/s,内壁速度超过1.5 km/s,同时保持大部分材料为固体状态.内爆套筒与相同材料靶筒碰撞产生的冲击压力约9 GPa.改变靶筒内部填充气体的压力,可以获得不同的靶筒运动速度、轨迹以及反弹半径,以满足不同类型实验的研究需要.     

盾构壁后注浆对地表沉降影响模拟研究

结合宁波轨道交通某区间隧道施工, 研究了盾构壁后注浆对地表沉降的影响, 考虑壁后注浆压力消散和浆液固结硬化过程, 采用FLAC3D有限元软件对开挖过程模拟计算, 分析了不同注浆量和不同注浆压力下的地表沉降变化规律以及浆液硬化作用对地表沉降和管片位移的影响规律, 并将地表沉降和拱顶位移的计算值和实测值进行对比分析. 结果表明: 本工程最佳注浆量4.0~5.0m3, 最佳注浆压力约0.3MPa; 硬化作用引起的地表沉降占总沉降约5%, 引起的管片位移占总位移约15%. 针对宁波土质, 合理确定注浆量和注浆压力能够有效控制地表沉降, 合理配制浆液, 实时监控注浆量、注浆压力和浆液强度, 能够有效控制管片的上浮和变形.     

Scaling of rise time of drive current on development of magneto-Rayleigh–Taylor instabilities for single-shell Z-pinches

In fast Z-pinches,rise time of drive current plays an important role in development of magneto-Rayleigh–Taylor(MRT)instabilities.It is essential for applications of Z-pinch dynamic hohlraum(ZPDH),which could be used for driving inertial confinement fusion(ICF),to understand the scaling of rise time on MRTs.Therefore,a theoretical model for nonlinear development of MRTs is developed according to the numerical analysis.It is found from the model that the implosion distance L=r₀-r_mcdetermines the development of MRTs,where r₀is the initial radius and rmc is the position of the accelerating shell.The current rise timeτwould affect the MRT development because of its strong coupling with the r;.The amplitude of MRTs would increase with the rise time linearly if an implosion velocity is specified.The effects of the rise time on MRT,in addition,are studied by numerical simulation.The results are consistent with those of the theoretical model very well.Finally,the scaling of the rise time on amplitude of MRTs is obtained for a specified implosion velocity by the theoretical model and numerical simulations.     

三平板传输线结构的解析分析方法北大核心CSCD

在考虑不等宽度三平板传输线的极板边缘效应和极板厚度的条件下,建立了单位长度电容、特性阻抗和各位置电场强度幅值的解析求解方法。该方法利用保角变换,将三平板传输线的不规则场边界变换为规则边界,所得结果是不带有任何近似的准确值。该方法计算结果与利用商业软件Ansoft进行模拟所得结果一致,证明该方法正确且可行。     

聚龙一号主开关导通时刻对负载电流的影响

利用FCM-PTS程序与负载动力学程序耦合模拟研究了聚龙一号装置中主开关导通时刻对Z箍缩实验中负载电流峰值和上升时间的影响。结果表明,虽然聚龙一号装置上下支路三平板传输线的单向传输时间相差20 ns,但是当上下支路主开关导通时刻的时间差为22 ns时,负载电流的峰值最大,上升时间最短。将上下支路主开关导通时刻的时间差设置为20 ns和22 ns时,主开关导通时刻10 ns的抖动导致负载电流峰值损失最大值分别为163 kA和136 kA,上升时间最多分别延长2.4 ns和2.9 ns。     

软土地区盾构隧道掘进引起的地表沉降预测修订

在盾构隧道施工时, 地表沉降的Peck公式预测结果往往因地质条件的不同而与实测结果差异较大. 为此研究基于宁波轨道交通1号线地表沉降实测数据, 利用最小二乘和一元线性回归法, 确定了盾构隧道地表沉降槽宽度系数K和地层损失率Vl的取值范围, 并引入了地表最大沉降修订系数α和沉降槽宽度修订系数β对Peck公式进行修订. 结果表明: 宁波软土盾构隧道地表沉降槽宽度系数K范围为0.6~0.9, 建议取0.75, 地层损失率Vl范围为1%~3%, 建议取2%; 当修订系数α取1.2, β取0.8时, 能够获得比Peck公式更好的预测效果.     

7～8 MA条件下MagLIF集成实验关键问题理论研究与设计

针对国内7～8 MA脉冲功率装置驱动条件,通过耦合等效电路模型和McBride等人发展的半解析模型,研究了MagLIF总体能量学过程及中子产额随关键参数的变化规律,获得了中子产额大于1010的参数设计区间。结果表明:7～8 MA驱动条件、套筒材料、负载高度、燃料半径与密度、预热能量、外加轴向磁场等多因素共同决定了燃料的最终压缩状态;预热能量越大,燃料初始升温以及滞止时刻升温越高,中子产额越高;轴向磁场增加,热传导能量损失减小,但燃料收缩比也会减小,因此存在优化轴向磁场以获得较高中子产额;杂质质量分数超过10%,中子产额开始显著下降。燃料密度0.7 mg/cm3、外加轴向磁场27 T、预热能量200 J、杂质质量分数小于50%的条件下,可以获得3.5×1010中子产额,从而有望在7～8 MA条件下建立MagLIF关键问题研究平台。