大型激光原型装置低燃料面密度诊断技术

由于某大型激光原型装置内爆实验的燃料面密度很低,提出了利用充纯D燃料内爆产生的初级DD中子和次级DT中子的产额比值来诊断燃料面密度的方法。在该原型装置的首轮内爆实验中,利用研制的高灵敏塑料闪烁体探测器对初级DD中子产额和次级DT中子产额进行了测量。通过实验发现,当初级DD中子产额高于108时,可以测得次级DT中子实验数据。建立了均匀内爆模型,用初级和次级中子产额比值法对燃料面密度进行计算,获得的该原型装置首轮内爆实验燃料压缩的平均面密度小于4.0 mg/cm2。     

神光Ⅱ装置间接驱动DD燃料面密度诊断

面密度是表征惯性约束聚变内爆压缩状态的重要参数.基于MULTI程序模拟了神光Ⅱ间接驱动内爆条件下最大压缩时刻燃料等离子体的物理参数，计算了CR-39的次级质子摄谱范围，利用CR-39背面测量了间接驱动充氘燃料聚变次级质子，给出了燃料平均压缩面密度〈ρ_R〉，并与理论计算结果做了比较.结果表明，在神光Ⅱ条件下，可以通过D³He次级质子诊断燃料〈ρ_R〉值. 关键词： 燃料面密度 CR-39 次级质子     

激光直接驱动内爆DT燃料面密度诊断

在神光Ⅱ基频光直接驱动内爆实验中,利用CR39径迹探测器测量了DT靶丸释放出的14MeV中子弹性散射后逃逸出燃料的反冲D核和反冲T核的数量,实现了激光聚变实验中燃料面密度〈ρR〉的诊断.测量结果表明,靶面激光照射均匀度对压缩状态具有一定程度的影响,爆推靶〈ρR〉低于烧蚀靶〈ρR〉一个量级左右,表明烧蚀靶压缩情况比爆推靶好,超热电子预热严重影响压缩 关键词： 惯性约束聚变 等离子体诊断 燃料面密度 CR39     

神光Ⅱ与神光Ⅲ原型上的辐射驱动小收缩比内爆靶设计

本文建立辐射驱动小收缩比(5至10倍)的内爆靶丸的设计方法,并利用辐射流体力学程序Multi-1d对神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置的辐射驱动小收缩比内爆靶丸进行模拟计算,设计出小收缩比内爆靶丸的构形,计算结果给出压缩比、中子产额、压缩面密度随燃料压力变化等内爆物理参量.神光Ⅱ装置上的内爆靶燃料分别采用DD气体和DT气体两种;神光Ⅲ原型装置的内爆靶燃料采用DD气体.神光Ⅱ上小收缩比内爆实验结果与模拟结果基本一致,表明Multi-1d用于设计此类实验的可靠性. 关键词： 辐射驱动 小收缩比 内爆 面密度     

用于神光Ⅲ燃料面密度诊断的下散射中子探测系统设计

根据辐射屏蔽后5.5 m测点处的辐射场情况,分别设计了电流型探测器系统和成像型探测器系统。通过Geant4数值模拟分析可得：在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1012时,电流型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比达到40∶1;在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1011时,成像型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比好于10∶1;面密度增大时,信噪比有所改善;但是当初级中子产额达到1012时,出现中子信号重叠现象,可通过缩短曝光时间或者减小塑料闪烁体厚度来降低中子重叠率。     

用于神光Ⅲ燃料面密度诊断的下散射中子探测系统设计

根据辐射屏蔽后5.5m测点处的辐射场情况,分别设计了电流型探测器系统和成像型探测器系统。通过Geant4数值模拟分析可得:在面密度达到10mg/cm2、初级中子产额为1012时,电流型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比达到40∶1;在面密度达到10mg/cm2、初级中子产额为1011时,成像型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比好于10∶1;面密度增大时,信噪比有所改善;但是当初级中子产额达到1012时,出现中子信号重叠现象,可通过缩短曝光时间或者减小塑料闪烁体厚度来降低中子重叠率。     

激光间接驱动内爆靶丸的X光诊断

 报道了神光Ⅱ激光聚变实验中内爆燃料靶丸区电子温度、电子密度以及燃料面密度的X光诊断结果。在电子温度诊断中,采用X射线光谱学方法,根据聚变靶丸燃料区的Ar示踪元素的Ly-β线与He-β线的强度比推断出靶丸燃料区电子温度为(950±100) eV;在电子密度诊断中,利用靶丸燃料区Ar元素的He-β线Stark展宽确定聚变靶丸芯部的电子密度为(0.9±0.2)×10²⁴ cm^-3;在燃料区面密度诊断中,利用X光单能照相技术获得了内爆靶丸的燃料面密度为（3.2±0.5） mg/cm²。     

激光间接驱动内爆靶丸的X光诊断

报道了神光Ⅱ激光聚变实验中内爆燃料靶丸区电子温度、电子密度以及燃料面密度的X光诊断结果。在电子温度诊断中,采用X射线光谱学方法,根据聚变靶丸燃料区的Ar示踪元素的Ly-β线与He-β线的强度比推断出靶丸燃料区电子温度为(950±100) eV;在电子密度诊断中,利用靶丸燃料区Ar元素的He-β线Stark展宽确定聚变靶丸芯部的电子密度为(0.9±0.2)×1024 cm-3;在燃料区面密度诊断中,利用X光单能照相技术获得了内爆靶丸的燃料面密度为（3.2±0.5） mg/cm2。     

激光驱动内爆低产额中子探测

采用新研制的BF_3计数管阵列测量激光驱动(包括间接驱动和混合驱动)充DT玻璃微球靶内爆中子产额。着重介绍BF_3计数管阵列的设计及特点,高压门电路的研制和1990年在上海“神光”装置上的测量结果。     

神光II装置辐射驱动内爆对称性的研究

 对神光II条件下辐射驱动内爆的不对称性进行了二维数值模拟。模拟结果表明，靶妨内爆的不对称性对辐射温度的不均匀性非常敏感，DT平均压缩度则对其不敏感。同时，内爆不对称性对中子产额和内爆效率有一定的影响。辐射驱动内爆的不对称性可以利用辐射温度源的时间调制得到明显的改善。     

DD proton spectrum for diagnosing the areal density of imploded capsules on Shenguang III prototype laser facility

The primary DD proton spectrum is used for diagnosing the fuel-shell areal density pR of imploded capsules on Shenguang Ⅲ （SG-Ⅲ） prototype laser facility for the first time. A charged particle spectrometer （CPS） with a CR39 nuclear track detector is used to measure the DD proton spectrum. The proton spectrum is determined from both the proton track and its size. A typical proton energy peak shift from 3.02 MeV to 2.6 MeV is observed in our experiment, which yields a maximum pR larger than 6 mg/cm2.     

Diagnostic technique for measuring fusion reaction rate for inertial confinement fusion experiments at Shen Guang-III prototype laser facility

A study is conducted using a two-dimensional simulation program(Lared-s)with the goal of developing a technique to evaluate the effect of Rayleigh–Taylor growth in a neutron fusion reaction region.Two peaks of fusion reaction rate are simulated by using a two-dimensional simulation program(Lared-s)and confirmed by the experimental results.A neutron temporal diagnostic(NTD)system is developed with a high temporal resolution of~30 ps at the Shen Guang-III(SG-III)prototype laser facility in China,to measure the fusion reaction rate history.With the shape of neutron reaction rate curve and the spherical harmonic function in this paper,the degree of Rayleigh–Taylor growth and the main source of the neutron yield in our experiment can be estimated qualitatively.This technique,including the diagnostic system and the simulation program,may provide important information for obtaining a higher neutron yield in implosion experiments of inertial confinement fusion.     

激光间接驱动球形腔新型光路排布方案

针对激光间接驱动装置中的六端注入球形靶腔结构,提出了新型光路排布方案,即单端集束分两环注入(内环注入角度为35°、外环注入角度为55°).为了对激光集束在球形腔壁上的辐照特性进行评价,提出了利用光通量对比度和FOPAI来评价单集束在球腔壁上光斑的均匀性,以及利用离散度和占空比来评价全部集束在球腔壁上光斑分布的均匀性.结果表明,新型光路排布方案与传统光路排布方案相比,集束在腔壁上的辐照特性保持一致,不仅可缓解在激光注入孔处的"堵孔"问题,而且还可避免传统光路排布方案中集束以小角度入射时在腔内传输所导致的复杂交叉重叠问题.新型光路排布方案可为球形腔结构在激光间接驱动装置中的方案设计提供有用参考.     

高能密度物理实验装置FP-1及其应用

综述了由高能密度物理装置FP-1驱动的固体套筒内爆研究情况。主要内容包括FP-1脉冲功率装置的特性和所进行的主要物理实验：铝套筒内爆、双套筒碰撞和微喷射、套筒的内爆脉冲屈曲等,给出了各类实验的典型结果。     

激光原型装置预放能量的精密控制

基于原型装置的光路设计,确定了采用半波片和偏振片实现对预放系统输出能量的精密控制的方案,并对该方案进行了流程设计和系统集成。通过实验验证了该方案的可靠性,实验结果显示：该方案可对预放系统的静态能量和发射输出能量进行有效的控制;可在30 s内将系统静态能量控制在3%以内,可在1~2发内使预放发射的输出能量的偏差迅速降到5%以内,且能量输出的结果有较好的重复性。     

激光原型装置预放能量的精密控制

 基于原型装置的光路设计,确定了采用半波片和偏振片实现对预放系统输出能量的精密控制的方案,并对该方案进行了流程设计和系统集成。通过实验验证了该方案的可靠性,实验结果显示：该方案可对预放系统的静态能量和发射输出能量进行有效的控制;可在30 s内将系统静态能量控制在3%以内,可在1~2发内使预放发射的输出能量的偏差迅速降到5%以内,且能量输出的结果有较好的重复性。     

激光原型装置光纤前端系统偏振稳定控制技术

 分析了激光原型装置光纤前端系统的偏振特性,针对激光原型装置光纤前端系统窄光谱、短脉冲的特点以及该原型装置对光纤前端系统输出偏振态的要求,提出了一种稳定光纤前端系统输出偏振态的新方法。采用脉冲方式偏置光纤前端系统的幅度调制器,通过光纤偏振稳定装置在线检测幅度调制器泄漏连续激光的偏振态进行自动调整,实现了光纤前端系统偏振态的自动稳偏,解决了波导幅度调制器长时间工作后消光比下降的问题。光纤前端系统长时间工作输出的稳定度达到了2.9％。     

激光原型装置结构稳定性指标划分理论及检测

 结构稳定性是ICF驱动器一个重要的设计指标。根据激光原型装置（TIL）多程放大、框架式设计的特点,结合矩阵光学对单个光学元件对光束漂移的影响进行了分析,综合不同光学元件对光束漂移的影响,建立了光学元件稳定性指标分配的数学模型,根据原型装置特点对数学模型中各参数之间的关系进行了确定,求解得到了装置内各个光学元件的稳定性指标,以此作为光机系统结构稳定性的设计要求。经过对原型装置光路稳定性指标的测试,光路稳定性漂移x方向和y方向均方根值为2.78 μm,峰谷偏差值x方向和y方向分别为14.4 μm和15.60 μm。结果表明原型装置结构稳定性漂移满足设计要求,稳定性指标划分方法合理。