核爆氘-氘聚变能电站——聚变能和平利用的一种可能的途径

简要地分析了利用核爆氘 氘聚变能发电的可行性及优点， 按10 kt TNT核爆氘 氘聚变的规模， 估算了热载体钠的储能作用及用量， 核爆冲击波对爆室壁的作用强度及爆室壁的承受能力。     

爆炸高度及威力对空间核电磁脉冲信号特性影响的数值分析

运用差分方法,理论模拟了中空及高空核爆炸时,γ射线与周围空气分子相互作用散射的康普顿电子流在地磁场作用下激励电磁脉冲这一物理过程.讨论了中、高空核爆炸时爆心上方的电磁脉冲波形.引入地固坐标与局部球坐标系的相互转换,给出不同高度以及不同当量的核爆炸向外层空间(卫星轨道方向)传播的电磁脉冲源的特征.考虑电离层的色散及衰减特性,运用傅立叶分析方法,外推出通过电离层后的色散核电磁脉冲的信号强度,考虑宇宙背景噪声等因素,可以监测到当量为千吨级以上核爆电磁脉冲.     

高空核爆炸形成人工辐射带的数值模拟

基于Stmer关于带电粒子在地球磁场中运动的理论模型,分析得出高能电子在地球周围的运动区域.结合高空核爆形成放射性烟云的经验模型,推断高空核爆在地球周围形成人工辐射带的基本区域.进而利用高空核爆裂变特性和辐射带中高能粒子的分布特性,计算得到高空核爆形成人工辐射带的电子密度通量,并对高空核爆激发的人工辐射带特征与核爆炸的爆点纬度、高度及当量之间的关系作了初步的定量分析.数值模拟结果表明,在一定的条件下,0.1—1Mt TNT当量的高空核爆,预计在地球周围可形成电子通量密度比自然辐射带高3—4个量级的人工辐射带.形成的人工辐射带中心位置主要受核爆爆点地磁纬度的影响,核爆的爆高和核爆的当量则对人工辐射带的厚度及其中高能电子的通量密度有一定的影响. 关键词： 高空核爆 人工辐射带 高能电子通量 爆炸当量     

球形环托卡马克堆嬗变中子学设计

高放废物的安全处置已经成为制约裂变能健康发展的关键问题之一，越来越受到国际社会的普遍关注。聚变．裂变混合堆可以用于增殖核燃料和嬗变处置来自裂变电站乏燃料中的长寿命放射性核废物。本文以球形环托卡马克ST作业驱动器，研究了嬗变处置高放废物HLW的物理可行性。     

Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆总体概念研究进展

Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)在核安全、经济、持久和环境友好等方面具有优良的品质,有望成为有效应对未来能源危机和环境、气候问题的新能源。从Z箍缩驱动聚变方案与聚变靶设计、重复频率驱动器、次临界包层及产氚包层设计、燃料循环等关键问题方面,对Z-FFR工程概念总体研究情况进行了介绍。     

核科学百年讲座第三讲核 能与核武器

核能有两个最具影响的应用：一是它的和平利用——核电(第四讲介绍)，另一是它的军事应用——核武器．文章将介绍核能和核武器基本原理以及核燃料生产方法．首先简要介绍核裂变能与聚变能；然后比较详细地说明原子弹的基本原理，包括中子增殖、自持裂变链式反应条件、临界质量和两种形式原子弹的结构原理等，对于氢弹、中子弹的原理仅作简单介绍；最后，对核燃料的生产：铀同位素分离和钚—239的反应堆生产作了原理性的介绍。     

Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆总体概念研究

中国工程物理研究院提出的Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)概念,采用Z箍缩热核聚变产生的大量中子驱动次临界裂变堆而释放能量,集成了"局部整体点火"聚变靶、"先进次临界能源堆"等创新概念,在安全、经济、持久和环境友好等方面具有优良的品质,有望成为有效应对未来能源危机和环境气候问题的千年能源。简要回顾了国内外Z箍缩聚变能源(Z-IFE)的相关研究进展,介绍了中国工程物理研究院在Z-FFR方向的总体概念研究情况,从驱动器、聚变靶设计和次临界裂变堆三方面阐述了此能源系统的原理结构和运行特点,对其经济性进行了评估,同时提出了未来Z-FFR的发展路线图设想。     

基于Verilog-A模型的同轴电缆X射线响应电路仿真

针对核爆炸对电子系统中同轴电缆产生的系统电磁脉冲效应数值计算效率低的问题,分析了同轴电缆的在核爆脉冲X射线辐照下的电学行为,建立了同轴电缆的Verilog-A等效模型,并以SPICE模型为基础构建了核爆环境下同轴电缆系统电磁脉冲效应的电路计算模型,该电路模型与传统数值模型相比,计算速率显著提高,同时该模型还可扩展用于同轴电缆两端连接半导体器件及功能电路的电子系统仿真。     

辐射诊断用的光纤传输系统

光纤频带宽、线径细、抗电磁干扰、抗腐蚀。近年来它在高能粒子物理、聚变研究、核爆和核动力学诊断等不利环境中的应用,引起了人们极大的关注。本文将扼要介绍采用光纤传输的快脉冲辐射诊断系统,并以核爆诊断为例说明这类系统的特点及与以往同轴电缆传输系统相比的优越性。     

冯开明先进燃料靶惯性约束聚变的燃耗和增益

计算了球形均匀冯开明先进燃料靶惯性约束聚变(ICF)的燃耗和增益。讨论了这种堆系统的能量平衡。设计了一种新型的由毛细管阵列组成具有抗辐射损伤、可自动更新的液悉金属锂自由表面多孔漫璧。用它取出聚变能。同时与D-T热核燃料靶系统的燃耗和增益及它们不同的堆工程特性作了比较。     

An experimental study on the intense heat transfer and phase change during melt and water interactions

Accidental contact between hot melt and cold water poses fatal hazard in several industries. Vapor explosion during melt-water contact in nuclear power plant accident can result in catastrophic containment failure. The fast transient phenomena as vapor explosion is not comprehensively understood despite several advances in research. It is not clear why certain parameters of melt and water exhibit differences in fragmentation behavior. To examine the influential parameters, we perform a series of experiments. The interactions between melt and water is visualized by high-speed video and X-ray radiograph.     

核爆氘能发电爆室设计中的物理问题

对10 kt TNT级核爆氘能发电爆室设计中的物理问题作初步分析.估算热载体钠的最低用量,分析影响钠汽化的物理因素及对阻尼核爆击波的作用.对爆室中核爆非静态过程——冲击波对爆室外壳的作用强度及爆室外壳对核爆击波耐受能力作定性的评估.     

氢分子离子库仑爆炸中核动力学的理论研究

在非Born-Oppenheimer近似条件下, 通过数值求解一维含时薛定谔方程, 理论模拟了氢分子离子处于不同初始核振动态的库仑爆炸核动能释放谱并探究了氢分子离子发生库仑爆炸时的核动力学. 数值结果表明: 初始核振动态的选取在很大程度上影响着氢分子离子发生库仑爆炸时的核动力学,且高低振动态的选取分别对其核动力学的影响呈现出相反的变化趋势.     

核爆聚变电站发电时的冲击波超压传播规律

 核爆聚变电站在发电时会产生冲击波,其超压传播规律是核爆聚变电站洞壁设计的重要基础。现有公式在描述冲击波峰值超压时存在一定的不足（如相对误差大等）。通过理论分析得到新的冲击波峰值超压公式、正压作用时间τ₊和冲击波传播系数ω,最终得到冲击波超压的传播规律。通过对比分析表明,新公式比现有公式更加适合求解核爆聚变电站发电时所产生的冲击波峰值超压。     

高空核爆炸瞬发辐射电离效应的数值模拟

采用蒙特卡罗方法模拟了高空核爆炸瞬发辐射中子、γ射线、X射线电离大气的过程,给出了几种爆炸场景下瞬发辐射产生的附加电离电子密度空间分布.针对大气密度随高度非均匀连续变化的特性,采用质量距离抽样方法取代常用的步长抽样方法,无需根据大气密度随高度的变化进行分层处理,提高了计算效率.结果表明:对于不同的爆高,瞬发辐射电离分布存在显著的差异;随着爆高的增加,瞬发辐射附加电离区范围增大,但电子密度的峰值减小. 关键词： 高空核爆炸 瞬发辐射 大气电离 蒙特卡罗方法     

模拟X射线热-力学效应电子束能谱的优化研究

实验室中主要采用电子束辐照来研究材料的热-力学响应规律,并以此为依据对材料抗核爆X射线的能力进行评估,此种评估方式忽略了电子束与X射线与物质相互作用中的差异,必然造成评估偏差。利用MCNP软件和约束最小二乘法,以1keV和3keV黑体X射线为优化对象,以电子束在介质中产生与X射线相同的能量沉积剖面为优化目的,对用于辐照铝、铜和钽三种材料的电子束能谱进行了优化计算,分别得到了它们的等效电子能谱。结果表明:等效电子能谱能够获得与相应的X射线一样的能量沉积剖面,可用作评估材料抗核爆X射线能力的依据;但等效电子谱与X射线和辐照材料均相关,应用中需依据辐照材料做出相应调整。     

氢分子离子在库仑爆炸中核动力学的同位素效应

在非Born-Oppenheimer近似条件下,通过数值求解一维含时薛定谔方程,理论模拟了H+2和HD+在相同激光条件、相同的核初始振动态条件下的库仑爆炸核动能释放谱.通过比较H+2和HD+库仑爆炸核动能释放谱中谱峰值位置的相对变化,研究了H+2在库仑爆炸中核动力学的同位素效应.数值结果表明:同位素效应在很大程度上依赖于分子离子核初始振动态的选取;特别当初始振动态v=5时,出现了特殊的同位素效应.     

空中核爆炸电离效应的数值模拟

根据电离平衡方程组和射线在大气中的能量沉积方程，在完善中性大气层模型基础上，通过数值模拟方法得到了空间核爆炸电离效应的时空分布.数值分析结果表明：低空核爆炸产生的自由电子的密度最大值要高于高空核爆炸；对于瞬发核辐射的影响，低空核爆炸和高空核爆炸有着显著的差异；而缓发核辐射的持续时间、影响范围，高空核爆炸情况要大于低空核爆炸. 关键词： 核爆炸 低空 高空 电离效应     

氘代乙烷团簇库仑爆炸产生高能氘核和中子的研究

采用简化库仑爆炸模型对强激光脉冲照射氘代乙烷团簇发生的库仑爆炸过程进行数值模拟,研究了氘代乙烷团簇爆炸产生的氘核动能、中子产额与团簇尺寸的关系,且与氘代甲烷团簇产生的氘核动能及中子产额进行了比较.研究表明,尺寸为5 nm的氘代乙烷团簇在发生库仑爆炸后氘核的最大动能为20.96 keV,获得的中子产额为6.31×105,比同尺寸氘代甲烷团簇产生的氘核最大动能及中子产额更大.因此相对于氘代甲烷团簇,大尺寸的氘代乙烷团簇更适合作为激光驱动团簇库仑爆炸获得高额中子的靶材,这与报道的实验推论相一致.