激光间接驱动聚变中黑腔辐射温度的角分布

通过理论分析和LARED多群辐射输运模拟研究了激光间接驱动聚变中黑腔辐射温度的角分布特点。研究发现,黑腔辐射温度角分布主要决定于光斑区与非光斑区的对比度、视野中光斑区的面积比例,以及体发射的份额。激光二维光环排布下黑腔辐射温度角分布与二维LARED模拟结果非常一致。研究还发现,二维的LARED模拟能够有效地用于研究神光Ⅲ原型黑腔实验中三维光斑排布下的辐射温度角分布。通过缩小FXRD测量面积能够有效地提高黑腔辐射温度随角度的变化,从而降低辐射流测量误差对辐射温度角分布的影响。     

激光间接驱动聚变中黑腔辐射温度的角分布

通过理论分析和LARED多群辐射输运模拟研究了激光间接驱动聚变中黑腔辐射温度的角分布特点。研究发现,黑腔辐射温度角分布主要决定于光斑区与非光斑区的对比度、视野中光斑区的面积比例,以及体发射的份额。激光二维光环排布下黑腔辐射温度角分布与二维LARED模拟结果非常一致。研究还发现,二维的LARED模拟能够有效地用于研究神光Ⅲ原型黑腔实验中三维光斑排布下的辐射温度角分布。通过缩小FXRD测量面积能够有效地提高黑腔辐射温度随角度的变化,从而降低辐射流测量误差对辐射温度角分布的影响。     

利用LARED-H后处理程序计算神光-Ⅱ黑腔辐射温度

编制了二维非平衡激光靶耦合程序LARED-H的后处理程序,利用LARED-H计算的黑腔内等离子体状态量,求解定态多群光子输运方程,算出到达激光入射口的辐射强度及等效辐射温度.计算结果与神光-Ⅱ黑腔实验测量结果进行了比较.     

激光腔靶X射线面、体发射特性实验研究

介绍了在“神光”装置上进行的不同类型腔靶Ｘ射线面、体发射物理机制的实验研究。实验采用波长为１．０５３μｍ的激光,脉冲波形为高斯型,能量为５００一７００Ｊ／束,脉冲宽度为６００一１０００ｐｓ．典型靶由三个柱型腔组成,采取双束对打,两端的腔为吸收－转换区（源区）,中间腔为辐射加热的内爆区。给出源区及内爆区Ｘ射线面、体发射测量结果,并通过分析、估算给出面、体发射强度比。 关键词：     

黑腔靶分解实验的新进展

1992年10月15日至12月25日,中国工程物理研究院激光聚变实验作业队在高功率激光物理联合实验室激光器仆运行人员的配合下,利用“神光-Ⅰ”装置,进行了一轮黑腔靶分解实验。 该次实验共找靶103发,其中,平面靶6发,正入射与斜入射扎靶6发,黑腔源区靶55发,X光输运现象研究靶(简称“输运靶”)22发,其它靶型14发。做平面靶实验是为了对测试探头进行动态考核和取得基准数据;做正入射或斜入射孔靶实验是为了给“神光—Ⅰ”装置提供正确的入射负数据;做源区靶实验是为了弄清黑腔靶     

黑腔靶辐射温度实验研究

研究腔靶辐射温度与靶型及激光辐照条件的关系.实验利用神光Ⅱ基频光,激光能量为3—5kJ8束,脉宽为0.6—0.9ns打Au腔靶.采用滤片x射线二极管(XRD)阵列谱仪及平响应x射线二极管(PXRD)分别测量腔靶诊断口辐射软x射线强度谱及其角分布,给出了等效辐射温度为140—180eV.同时,利用多针孔时、空分辨成像技术,观测诊断口发射软x射线时空特性,实验现象表明两种诊断口(衬Be环与无Be环)在160—170eV辐射温度条件下,辐射烧蚀产生的等离子体云均对腔内发射x射线流形成一定程度的阻挡作用,数据处理     

Z箍缩动态黑腔驱动靶丸内爆动力学

利用Z箍缩动态黑腔驱动靶丸内爆是实现惯性约束聚变可能的技术途径之一.聚龙一号装置已开展的动态黑腔实验初步表明形成了有效的动态黑腔辐射场,为驱动靶丸内爆研究奠定了重要基础.针对聚龙一号装置驱动条件,通过建立包含柱形动态黑腔与球形靶丸的柱球耦合物理模型,利用二维辐射磁流体力学程序,对Z箍缩动态黑腔驱动靶丸内爆动力学过程进行了数值模拟研究,获得了丝阵等离子体内爆、丝阵等离子体与泡沫转换体相互作用、冲击波产生和黑腔辐射传输、辐射烧蚀和燃料压缩的完整过程.在此基础上,研究了靶丸赤道面和两极的辐射源均匀性及燃料压缩对称性.结果表明,由于在泡沫转换体中的辐射传输以及黑腔-靶能量耦合过程,靶丸赤道面与两极辐射波形存在一定的时间差和峰值差,造成燃料压缩不对称.若减小靶丸半径,可以提高燃料压缩的对称性,但靶丸半径很小时聚变产额也较低;靶丸半径较大时,由于靶丸赤道面和两极辐射场时间和温度峰值的较大差异,燃料压缩呈现更为明显的不对称性.     

用冲击波测量黑腔辐射温度的新方法

用解析方法和数值模拟方法研究了用冲击波测量黑腔辐射温度的可能性及其可能达到的精度。结果表明, 通过精确测量镶嵌于黑腔靶侧面中间的Al楔形靶中冲击波的传播速度和压力的变化来推断黑腔的辐射温度随时间的变化是一种可行的方法, 而且可以大幅度地提高辐射温度的测量精度。     

用冲击波测量黑腔辐射温度的新方法

 用解析方法和数值模拟方法研究了用冲击波测量黑腔辐射温度的可能性及其可能达到的精度。结果表明, 通过精确测量镶嵌于黑腔靶侧面中间的Al楔形靶中冲击波的传播速度和压力的变化来推断黑腔的辐射温度随时间的变化是一种可行的方法, 而且可以大幅度地提高辐射温度的测量精度。     

黑腔靶辐射温度实验研究

研究腔靶辐射温度与靶型及激光辐照条件的关系.实验利用神光-Ⅱ基频光,激光能量为3-5 kJ/8束,脉宽为0.6-0.9ns打Au腔靶.采用滤片-x射线二极管(XRD)阵列谱仪及平响应-x射线二极管(P-XRD)分别测量腔靶诊断口辐射软x射线强度谱及其角分布,给出了等效辐射温度为140-180eV.同时,利用多针孔时、空分辨成像技术,观测诊断口发射软x射线时空特性,实验现象表明两种诊断口(衬Be环与无Be环)在160-170eV辐射温度条件下,辐射烧蚀产生的等离子体云均对腔内发射x射线流形成一定程度的阻挡作用,数据处理结果,给出了相应条件下辐射温度推算中需要的等效诊断口面积修正因子,平均值为0.79,并用此数据对测量的软x射线强度谱进行修正,达到提高辐射温度测量精度的目的.     

无源柱腔充气靶制备技术

分析了柱腔充气靶动态充气、准动态充气和静态充气3种充气方式的特点,完成了无源充气靶的设计和制备,测量了无源充气靶的保气半寿命,讨论了靶的储存和运输。研究表明:充Kr的玻璃柱腔充气靶保气半寿命不低于341 h,以打靶时间为3 h计算,靶内气体泄漏率不超过2%;采用高压保气罐对成品进行储存和运输,无源柱腔充气靶可实现异地打靶。     

软X光能谱仪求辐射能流的改进方法

使用多道软X光能谱仪测量黑腔辐射能流时间过程并使用最小二乘法将多道谱仪的响应函数线性组合为等效平响应。针对惯性约束聚变实验中软X光能谱强度分布不均匀、等效平响应局部不平带来的误差,提出了辐射能流求解的加权改进算法。对不同谱形和等效积分温度的能谱进行了计算,比较了不同方法得到的能流还原能力。改进后的方法应用于实验数据的处理,得到了修正后的等效积分温度随时间的演化过程。     

不同辐射建模下球腔的整体数值模拟

不同辐射建模对于腔内辐射场描述的精确程度不同,需要分析不同建模对腔内辐射温度的影响。开展了三温建模与辐射多群输运建模下LARED集成程序数值模拟两孔球型黑腔模型,实现了球腔的完整数值模拟。数值模拟结果表明,三温与辐射多群输运模拟的等离子体状态接近,辐射温度存在差异。物理分析显示辐射温度差异的主要原因是使用的辐射不透明度,修改辐射不透明度参数后的三温计算结果与输运计算符合更好,从而可以用三温建模更快更准确地估计出所需的激光能量和功率。     

基于温度梯度的ICF冷冻靶均化技术研究

惯性约束聚变(ICF)冷冻靶中氘氘(D2)、氘氚(DT)等燃料冰层在靶丸中的分布由靶丸所处的温度场决定。在氘氘冷冻靶中,垂直温度梯度引起的气-液界面张力梯度可以抵消重力作用,使氘氘液体在靶丸内均匀分布;然后在氘氘的三相点附近缓慢降温,可以实现燃料冰层的均化。 在氘氘冷冻靶均化实验系统上,采用温度梯度结合制冷速率与制冷过程控制的方法,实现了1 mm直径、30 m壁厚的辉光放电聚合物(GDP)靶丸中氘氘冰层的均化,对背光阴影图像中亮环位置进行分析表明: 氘氘冰层的平均厚度为185.56 m,均匀度为80.2%,模数-功率谱曲线中模数2~100对应的内表面粗糙度为2.26 m。     

黑腔芯轴平台微细电火花加工技术

采用电火花成型加工技术,在黑腔芯轴侧表面加工平台。采用白光干涉仪对平台表面轮廓及粗糙度测量,结果表明: 平面部分表面粗糙度小于0.5 m,最大峰谷高度小于15 m。通过奥林巴斯测力显微镜对平台尺寸测量,结果表明：平台的轴向尺寸加工精度可控制在10 m,同一电极加工的平台尺寸一致性可控制在2 m。分析了电极损耗对零件形状精度的影响规律以及平台表面粗糙度的影响因素,并通过负极性加工去除电极损耗对平台尺寸精度的影响。     

DMH镀金体系在ICF空腔靶中的应用

将 5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)新型无氰电镀体系应用于惯性约束聚变金空腔靶制备中。利用扫描电镜和库仑计法研究了以DMH为配位剂的镀液组成和工艺条件对电镀金层质量等的影响。结果表明:该镀液体系具有良好的稳定性,控制镀液中金盐质量浓度为8 g/L,DMH质量浓度为80 g/L时,在阴极电流密度1.5 A/dm2、pH值9~10、温度45 ℃的条件下,可制得结晶致密、厚度均一的金镀层。     

DMH镀金体系在ICF空腔靶中的应用

将 5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)新型无氰电镀体系应用于惯性约束聚变金空腔靶制备中。利用扫描电镜和库仑计法研究了以DMH为配位剂的镀液组成和工艺条件对电镀金层质量等的影响。结果表明:该镀液体系具有良好的稳定性,控制镀液中金盐质量浓度为8 g/L,DMH质量浓度为80 g/L时,在阴极电流密度1.5 A/dm2、pH值9~10、温度45 ℃的条件下,可制得结晶致密、厚度均一的金镀层。

     

充气温度对PS-PVA-CH塑料微球性能的影响

主要研究了PS-PVA-CH空心塑料微球充气时,充气平衡温度对微球强度、球形度和表面形貌的影响。对PS,PVA和CH材料的热重分析结果表明,PS和PVA具有较高的分解温度,而PS-PVA双层球和PS-PVA-CH塑料微球升温后的耐外压实验表明,温度升高后双层球耐外压强度降低很快,不能满足充Ar气需要;而3层球在100~120℃仍有很高强度,在该温度下,可以实现充Ar气。微球表面形貌分析结果显示,高温充气后,3层球表面粗糙度升高。