快前沿mini-Marx发生器研制

介绍了mini-Marx发生器的工作原理,总结了快mini-Marx发生器的设计原则。设计了一台10级单极性同轴结构的mini-Marx发生器。设计上将火花开关排成一排,借用前级开关强烈的紫外光以预电离下一级火花开关从而达到可靠运行,利用开关与屏蔽外筒间的结构电容来锐化高压脉冲的输出,同时采用紧凑性、低电感设计来获得快前沿的输出。发生器储能70 J,在70 Ω负载上获得了前沿6 ns、脉宽40 ns、幅度210 kV的高压脉冲。实验结果表明设计合理可行,达到了脉冲功率系统的小型化设计、获得了快前沿高幅度的高压脉冲。很好地满足了脉冲功率系统对快前沿高压脉冲的需求。用它直接驱动闪光X射线二极管,在距光源25 cm处获得了剂量大于7.7×10-6 C/kg的闪光X射线。     

电磁驱动超高速机械快门性能分析

高温高密度等离子体辐射源产生脉冲X射线的同时还产生等离子体碎片,飞散速度分布在0.1~10km/s。研制电磁驱动超高速机械快门,有效通光孔径为40mm×50mm,利用45mm×60mm×100μm的铝膜作为快门叶片,在放电电压20kV、驱动电流80kA、放电周期18μs条件下,获得的快门关门时间小于180μs。将快门放置在距离等离子体X射线源2m处,X射线通过后在180μs时间内关闭光学通道,以阻挡高温高密度等离子体产生的碎片,保护X射线精密探测系统和样品,同时实现等离子体参数的精密测量。     

300 kV高压脉冲发生器

介绍了脉冲X光机驱动源300 kV高压脉冲发生器的研制,高压脉冲发生器选择双边充电回路的Marx发生器结构,采用紫铜火花隙开关和隔离电感为发生器的结构元件,低感陶瓷电容为储能元件,这种结构不仅减小了回路电感,同时实现了脉冲发生器的小型化与模块化。所设计的高压脉冲发生器在75 负载上获得脉冲半高宽小于等于100 ns、幅值200～300 kV可调的输出电压。高压脉冲发生器内可直接安装X光管也可通过高压电缆与X光管连接,很好地满足了X光机的需要,研制的高压脉冲发生器具有性能稳定、结构紧凑、使用方便等特点。     

基于双锥形绕组铁芯变压器的三谐振脉冲变压器

研制了一台基于双锥形绕组铁芯变压器的三谐振脉冲变压器,具有结构紧凑、小巧轻便等优点。铁芯变压器磁芯由0.08 mm的硅钢薄带绕成半月形闭合结构,放置于铝制紧固件中;初次级绕组采用双绕组并联结构,两个锥形高压绕组对称绕制在刻槽的有机玻璃骨架上并将高压从圆筒中轴线引出,改善了绕组电场分布的不均匀性并实现了高压的同轴输出。铁芯变压器、LC调谐回路和27 pF脉冲形成线组成三谐振回路,其中谐振电容为同轴结构电容,谐振电感由直径0.08 mm的漆包线不均匀绕制于刻槽的有机玻璃绝缘体上。实验结果表明,该三谐振脉冲变压器最大工作电压大于800 kV,充电时间约为650 ns,同时也验证了将双谐振铁芯脉冲变压器改造成三谐振脉冲变压器具有可行性。     

5 MA 100 ns重频LTD驱动器设计

设计了用于Z箍缩丝阵实验的重频LTD驱动器, 含6路并联模组, 每组由8个0.8 MA原型模块串联组成, 全真空结构。原型模块采用全新的单路触发和电感隔离技术, 触发难度和重频运行可靠性得到显著优化。利用电路模拟程序对驱动器进行了仿真计算, 结果表明:在初始半径1.2 cm、线质量1 mg/cm的Z箍缩负载上, 驱动器的输出电流峰值可到5.2 MA, 前沿91 ns;负载内爆最大动能78 kJ, 从电容储能至负载动能的转化效率为11.7%。该驱动器预期将获得高达20%~30%的辐射能量效率, 可为Z箍缩物理研究提供高效的实验平台。     

高能闪光X射线二极管设计与模拟

 为了研制出便携式的具有较高性能的高能闪光X射线系统,需要发展新型紧凑型的高能闪光X射线二极管,要求其体积小,能工作在较高电压下。简要介绍了冷阴极X射线二极管的结构和工作原理;阐述了二极管绝缘结构设计原则,设计了一种新型的紧凑型轴向绝缘结构的X射线二极管;在高压端和地电极之间采用绝缘环和金属均压环交替叠加进行轴向绝缘,有利于减小二次电子发射几率,降低绝缘体表面爬电几率,缩短轴向绝缘距离。二极管工作电压为1 MV,轴向绝缘距离约260 mm,结合ANSYS数值模拟软件进行了静电场数值计算。二极管轴向绝缘区最大工作场强为95 kV/cm,各阳极三相点最大场强为26 kV/cm。计算结果表明：二极管的工作场强低于真空闪络场强;所有三相点的工作场强均满足绝缘要求。     

基于不完全数据的敏感生产品可靠性的综合评定1

敏感性产品是在某种可以度量的刺激下的一次性作用产品,一般采用成败型数据或序惯试验所得不完全数据来估计其可靠度。前在高可靠性要求下,所需样本量太大;后虽需要较少的样本量,但是造成的外推误差太大。本将这两种数据结合起来,经过一定的纠偏后给出了敏感性产品的综合可靠性估计。蒙特卡洛模拟表明,这样的综合评估方法是一种可行的方法。     

二硝基甲苯低压加氢Ni-La-B非晶态合金催化剂的制备及结构表征

用化学还原法制备了Ni-La-B非晶态合金催化剂,并采用X射线衍射、透射电镜、差热分析、X射线光电子能谱、电感耦合等离子光谱和H2程序升温脱附技术对催化剂进行了表征,研究了La含量对催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯(DNT)加氢制二氨基甲苯(DAT)性能的影响.结果表明,随着助剂La含量的增加,Ni-La-B催化剂中非晶态结构的长程无序程度增大,催化剂平均粒径逐渐由70nm左右减小至10nm左右,分布更加均匀;同时降低了Ni吸附H2的强度,使H2吸附物种更易于在催化剂表面流动并参与反应.另外,La助剂还显著提高了催化剂的热稳定性和抗氧化性.在二硝基甲苯加氢反应中,催化剂性能随着La加入量提高至6%(摩尔分数)时,1MPa低压条件下DNT转化率和DAT选择性均达100%.当La加入量为8%时,催化剂的Ni活性中心数明显减少,其活性下降.     

稠密等离子体焦点装置研制

研制了一台用作脉冲中子源的稠密等离子体焦点装置(DPF),其放电室为Mather型结构。介绍了整个装置的工作原理及系统组成,详细论述了放电室的设计方法。实验结果表明,在550~600 Pa充氘压力范围下,当储能电容充电电压大于19 kV时,装置的平均中子产额大于5.0×10⁸(D-D)中子/脉冲,中子脉冲宽度(FWHM)为(40±5) ns。该装置能用于中子、伽马辐射诊断中探测系统灵敏度实验研究,也可用于开展快中子照相、中子活化分析以及单粒子效应等方面的研究工作。     

Z箍缩动态黑腔形成过程MULTI程序一维数值模拟

Z箍缩动态黑腔能够高效地将Z箍缩丝阵等离子体动能转换为黑腔辐射能,为驱动惯性约束靶丸聚变提供高品质的X射线辐射场.利用一维双温多群辐射磁流体力学程序MULTI-IFE,研究了"聚龙一号"装置驱动电流条件下的Z箍缩动态黑腔形成基本物理过程.数值模拟结果表明,在动态黑腔形成过程中,辐射热波的传播速度比冲击波的传播速度更快,比冲击波更早到达泡沫中心,使中心区域的泡沫在冲击波到达前就已具有较高的辐射温度.对于"聚龙一号"装置动态黑腔实验0180发次采用的负载参数,辐射热波和冲击波在泡沫中的传播速度分别约为36.1 cm/μs和17.6 cm/μs,黑腔辐射温度在黑腔形成初期约80 eV,在冲击波到达泡沫中心前可达100 eV以上,丝阵等离子体外表面发射的X射线能量集中在1000 eV以下.本文给出了程序采用的计算模型、美国"土星"装置丝阵内爆计算结果和"聚龙一号"装置动态黑腔实验0180发次模拟结果.