An improved method of unfolding neutron TOF spectrum for low ion temperature inertial confinement fusion

The fuel ion temperature in inertial confinement fusion can be determined from the neutron energy spectrum. For the implosion experiment with low neutron yield, and thus low signal-to-noise ratio, a new technique to unfold the neutron energy spectrum from the observed neutron time-of-flight signal is presented in this paper. This method uses a low-pass filter to remove noise from the signal with a threshold value determined by power spectrum analysis. This technique has been applied to the analysis of the observed neutron time-of-flight signals in the indirect drive implosion experiment conducted on Shenguang III prototype laser facility, and fuel ion temperatures of about 1.0 keV are obtained.     

An improved deconvolution method for X-ray coded imaging in inertial confinement fusion

In inertial confinement fusion （ICF）, X-ray coded imaging is considered as the most potential means to diagnose the compressed core. The traditional Richardson-Lucy （RL） method has a strong ability to deblur the image where the noise follows the Poisson distribution. However, it always suffers from over-fitting and noise amplification, especially when the signal-to-noise ratio of image is relatively low. In this paper, we propose an improved deconvolution method for X-ray coded imaging. We model the image data as a set of independent Gaussian distributions and derive the iterative solution with a maximum-likelihood scheme. The experimental results on X-ray coded imaging data demonstrate that this method is superior to the RL method in terms of anti-overfitting and noise suppression.     

惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统的优化研究

在激光驱动的惯性约束聚变实验中,中子半影成像是重要的诊断方法.基于分辨率的要求,模拟了中子源与半影孔装置间不同距离、半影孔装置不同厚度、半影孔装置不同外径以及不同孔型的系统点扩展函数,通过分析点扩展函数的尖锐性和等晕性优化诊断系统.同时还给出了系统的装配误差要求,并发现系统在线性重建时能达到15 μm分辨率,而非线性重建时能满足5 μm分辨率的诊断要求. 关键词： 中子半影成像 Monte Carlo方法 系统优化 分辨率     

中子-中子碰撞非线性输运的确定论模拟

从几个方面着手提高确定论方法的计算精度：首先,中子输运计算的相空间离散采用间断有限元处理方法,并使用较大的角度离散数和散射阶数;其次,使用蒙特卡罗直接统计方法得到高精度多群截面;最后,引入收敛于真解的中子-中子碰撞源迭代。数值算例验证表明,经过改进的确定论方法具有良好的稳定性和精度,能以可靠的精度求解考虑中子-中子碰撞过程的非线性问题。     

视角因子方法在间接驱动ICF中的应用

采用视角因子方法,对间接驱动惯性约束聚变(ICF)过程中从腔内壁辐射到靶丸表面的辐射进行了计算,并分析了激光原型装置上的一个实验的对称性环境。间接驱动ICF系统的不对称性一般来自于激光焦斑和腔体的几何结构,利用视角因子方法,计算X光能量在腔体内的强度分布,将靶丸表面的驱动对称性表示成腔体结构和激光焦斑几何参数的函数。结果表明,采用该方法的程序模拟能够评估腔靶设计的主要参数。     

视角因子方法在间接驱动ICF中的应用

采用视角因子方法,对间接驱动惯性约束聚变(ICF)过程中从腔内壁辐射到靶丸表面的辐射进行了计算,并分析了激光原型装置上的一个实验的对称性环境。间接驱动ICF系统的不对称性一般来自于激光焦斑和腔体的几何结构,利用视角因子方法,计算X光能量在腔体内的强度分布,将靶丸表面的驱动对称性表示成腔体结构和激光焦斑几何参数的函数。结果表明,采用该方法的程序模拟能够评估腔靶设计的主要参数。     

Potential reduction interior point algorithm unfolding of neutron energy spectrum measured by recoil proton method

A reconstruction algorithm for unfolding neutron energy spectra has been developed, based for the first time on the potential reduction interior point algorithm. This algorithm can be easily applied to neutron energy spectrum reconstruction in the recoil proton method. We transform the neutron energy spectrum unfolding problem into a typical nonnegative linear complementarity problem. The recoil proton energy spectrum and response matrix at angles of 0^o and 30^o are generated by the Geant4 simulation toolkit. Several different neutron energy test spectra are also employed. It is found that this unfolding algorithm is stable and provides efficient, accurate results.     

惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的渗透性能

为实现对干凝胶法空心玻璃微球(HGM)渗透性能的有效调控,研究了初始玻璃配方、载气成分、精炼温度、精炼区长度、HGM壁厚对HGM渗透性能的影响。结果表明：当精炼温度低于1400 ℃时,初始玻璃配方对HGM渗透性能有显著影响。但是,随着精炼温度的升高和精炼区长度的延长,液态玻璃中碱金属氧化物的挥发比例逐渐增大,由不同初始玻璃配方制备的HGM对氘气的渗透性能逐渐趋近于相同。随着载气中氦气体积分数的降低或HGM壁厚的增大,室温下HGM对氘气的渗透系数逐渐减小。     

A tof neutron diffraction system for high pressure and low temperature

Abstract

Time-of-flight method of neutron diffraction is applied for materials under high pressure and low temperature. Extra-scattering from the pressure cell is reduced by geometrical design and by shielding with boron-plastics. Temperature is controled by adjusting the supply of liquid nitrogen: Successive transformations with pressure are observed in heavy ice.     

频谱搬移法提高成像分辨率的实验研究

频谱搬移法是一种能使截止频率以外的目标频谱通过成像系统的高分辨率成像技术,其效果明显但实现比较困难。为验证其原理上的可行性以及为实际应用提供参考,提出了实现这种方法的一种实验方案。该方案将干涉余弦条纹场记录在干板上,形成余弦光栅,利用CCD摄像机透过此余弦光栅直接对目标物体成像。余弦光栅代替照射目标的干涉条纹场,实现对目标物体的频谱搬移;利用步进电机带动光栅的移动实现条纹场的扫描;一个用软件实现的1维低通滤波器与CCD摄像机组合成为光学成像系统。实验结果对比表明,该方法是可行的,并且能大幅度提高成像系统的分辨率。     

化学气相沉积-氧化烧结法制备惯性约束聚变靶用空心玻璃微球

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球直径、壁厚的可控,采用等离子体辉光放电聚合技术,以四甲基硅烷为掺杂气源,对化学气相沉积-氧化烧结法制备空心玻璃微球（HGM）这一制备方法进行了探索。实验结果表明：制备直径为400~600 m、壁厚为5~15 m的HGM,原子分数为5%是一个较合适的掺硅量,成功将微球直径和壁厚的收缩量控制在38%左右;玻璃化后样品中C含量明显降低,主要以CSi键合形式存在,而Si含量相对增加,主要以SiO键合形式存在;预充1.23106 Pa氘气的微球,96 h后球内剩余气压依然高达72.95%。     

一种252Cf裂变中子源的中子、γ射线飞行时间谱测量新方法

 针对²⁵²Cf快中子、γ射线的飞行时间谱测量要求,提出并建立一种基于高速数据采集卡的新型测量系统。采用1 GHz高速A/D转换单元和现场可编程门阵列高速处理单元,进行脉冲时间序列的在线检测,时间精度为1 ns。使用相关函数法,通过PC机的数据处理、互相关函数计算和数值统计等实现中子、γ射线飞行时间谱的测量。实验结果表明,该系统可以获得²⁵²Cf自发裂变中子源的中子、γ射线飞行时间谱,与经典的飞行时间谱测量方法相比较,其图谱表达及数值结果有着很高的吻合度。     

化学气相沉积-氧化烧结法制备惯性约束聚变靶用空心玻璃微球

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球直径、壁厚的可控,采用等离子体辉光放电聚合技术,以四甲基硅烷为掺杂气源,对化学气相沉积-氧化烧结法制备空心玻璃微球(HGM)这一制备方法进行了探索。实验结果表明:制备直径为400~600μm、壁厚为5~15μm的HGM,原子分数为5%是一个较合适的掺硅量,成功将微球直径和壁厚的收缩量控制在38%左右;玻璃化后样品中C含量明显降低,主要以C—Si键合形式存在,而Si含量相对增加,主要以Si—O键合形式存在;预充1.23×106 Pa氘气的微球,96h后球内剩余气压依然高达72.95%。     

ICF驱动器中光束谐波分离技术

在激光惯性约束聚变研究过程中,激光驱动器打靶系统的光束谐波分离技术是驱动器建造研究的重要内容之一。根据高功率固体激光驱动器的发展历程,介绍了几种目前世界上正在应用的光束谐波分离技术,并对这些光束谐波分离方法的优缺点进行了对比分析。结合我国激光驱动器谐波分离技术的发展现状提出了将来的发展方向。这对大型激光驱动器的建造具有一定的指导意义。     

从散射谱反演颗粒尺寸分布的测试方法改进

针对从散射谱反演颗粒尺寸分布测量中,由于衍射近似要求近前向取值而带来的反演噪声问题,提出了一种改进的方法.在Chin-Shifrin(C-S)积分变换反演中,插入一种调节函数使得噪声基本消失,又不至于影响反演谱的分布峰位置.对理想单分散颗粒群的模拟效果说明了该法的可行性.对以线阵CCD为接受器件的实验测量和反演结果显示...     

氘核与聚变中子耦合输运方法及应用

对加速器驱动中子发生器的数值模拟包括离子输运、聚变反应、中子输运等。由于核反应截面远低于带电粒子输运的库仑截面,且核反应平均自由程远大于靶厚度,直接蒙卡抽样难以抽到聚变反应。在MCNPX程序基础上,采用“强迫”聚变方法,即每个入射氘核必发生一次聚变反应,聚变反应处氘核的真实状态(位置、能量和方向)以抽样产生,并以此状态来确定聚变中子的出射状态,实现了氘核与聚变中子的耦合输运模拟计算。研究结果表明,该方法能够给出氘核输运对聚变中子能谱和角分布的影响,中子产额计算结果符合预期。     

复原红外光谱的希尔伯特—史密特方法

对几种典型红外光谱仪,利用希尔伯特-史密特方法解积分方程能得到高分辨复原光谱,并能有效地抑制噪声影响。把较大波数范:围分成几个小区域,适当选取参数,可大大减少计算点数(～41)。对非对称核的积分方程,用修正的希尔伯-史密特方法能进一步减少计算时间和容量。该方法还可以用于增大傅里叶光谱仪的光源立体角。     

激光惯性约束聚变靶制备技术研究进展

在实验室实现聚变反应释放的能量大于点燃聚变反应所需能量的阈值是当今世界ICF研究的主要目标,实现这一目标仍需要深入研究一系列的关键物理问题。在ICF研究中,制靶能力的发展与提升至关重要,靶的质量是实验成功的核心要素之一。本文介绍了国际ICF靶制备工作近年来在新型烧蚀层材料靶丸、新型靶丸支撑技术、优化黑腔材料与构型以及减小燃料填充管直径等方面取得的一系列进展,并结合ICF物理需求,简要阐述了ICF靶的发展趋势。     

基于微流控装置制备聚丙烯腈靶用微胶囊

对惯性约束聚变靶用聚合物微胶囊的制备方法进行了研究,设计了一种基于双T型结构的微通道乳化装置,用于制备稳定的双重乳液。使用玻璃毛细管作为中间相溶液的微通道,可以提高三相流速的调节范围,从而加大乳液尺寸分布范围。三相溶液密度差异小,因此乳液的同心度可以逐渐自发调整。通过调节不同的固化转速,发现在55 r/min下微球的同心度达到最佳,超过98.7%。使用扫描电镜对靶丸进行形貌和X射线能量色散谱分析表明,超临界干燥方法可以同时满足去除内部溶剂和保持靶丸结构不受破坏的要求。最终成功制得了粒径300～1000 m、壁厚20～300 m的聚丙烯腈空心微胶囊。     

基于微流控装置制备聚丙烯腈靶用微胶囊

对惯性约束聚变靶用聚合物微胶囊的制备方法进行了研究,设计了一种基于双T型结构的微通道乳化装置,用于制备稳定的双重乳液。使用玻璃毛细管作为中间相溶液的微通道,可以提高三相流速的调节范围,从而加大乳液尺寸分布范围。三相溶液密度差异小,因此乳液的同心度可以逐渐自发调整。通过调节不同的固化转速,发现在55 r/min下微球的同心度达到最佳,超过98.7%。使用扫描电镜对靶丸进行形貌和X射线能量色散谱分析表明,超临界干燥方法可以同时满足去除内部溶剂和保持靶丸结构不受破坏的要求。最终成功制得了粒径300～1000 m、壁厚20～300 m的聚丙烯腈空心微胶囊。