Scattering of light waves by electron electrostatic waves in laser produced plasmas

The propagation of light waves in an underdense plasma is studied using one-dimensional Vlasov-Maxwell numerical simulation.It is found that the light waves can be scattered by electron plasma waves as well as other heavily and weakly damping electron wave modes,corresponding to stimulated Raman and Brilluoin-like scatterings.The stimulated electron acoustic wave scattering is also observed as a high scattering level.High frequency plasma wave scattering is also observed.These electron electrostatic wave modes are due to a non-thermal electron distribution produced by the wave-particle interactions.The collision effects on stimulated electron acoustic wave and the laser intensity effects on the scattering spectra are also investigated.     

神光Ⅱ装置上间接驱动烧蚀瑞利-泰勒不稳定性实验分析

在神光Ⅱ激光装置上开展了一系列辐射烧蚀Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性实验。平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响。实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像。通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据,模拟结果与实验结果相符合。神光Ⅱ激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算。     

科学巨匠国防功臣

从1961年5月至1980年4月,从32岁到51岁,周光召先生在北京应用物理与计算数学研究所工作了19年,把人生最富于创造力的一段时间献给了祖国的核武器事业,与一批杰出的科学家一起,为我国第一颗原子弹与氢弹的突破立下了丰功伟绩,为中国核武器事业的发展做出了卓越贡献.     

不确定动态混沌系统的最优控制

对于混沌系统的控制问题,考虑到控制系统能量限制的要求,首先确立一个二次目标函数,然后给出了求解最优控制律的一个简单方法,该方法通过求解线性二次最优控制问题,获得了混沌系统的最优控制律,避免了求解非线性Hamilton-Jacobi-Bellman 偏微分方程(HJB方程)的困难.利用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性.对统一混沌系统和Liu混沌系统的仿真结果表明了控制策略的有效性.     

Studying Validity of Single-Fluid Model in Inertial Confinement Fusion

The validity of single-fluid model in inertial confinement fusion simulations is studied by comparing the results of the multi- and single-fluid models. The multi-fluid model includes the effects of collision and interpenetration between fluid species. By simulating the collision of fluid species, steady-state shock propagation into the thin DT gas and expansion of hohlraum Au wall heated by lasers, the results show that the validity of single-fluid model is strongly dependent on the ratio of the characteristic length of the simulated system to the particle mean free path. When the characteristic length L is one order larger than the mean free path A, the single-fluid model＇s results are found to be in good agreement with the multi-fluid model＇s simulations, and the modeling of single-fluid remains valid. If the value of L/A is lower than 10, the interpenetration between fluid species is significant, and the single-fluid simulations show some unphysical results; while the multi-fluid model can describe well the interpenetration and mix phenomena, and give more reasonable results.     

激光聚变中的科学计算

科学计算存激光聚变研究中发挥着重要的作用.经过长期的努力,中国已形成了以LARED系列程序为核心的分段模拟激光聚变主要环节和关键问题的二维数值模拟能力.文章首先介绍了激光聚变的主要物理过程、主要物理过程的特征以及对科学计算的要求.其次,介绍了LARED系列程序的主要功能以及在激光聚变物理研究中的应用,介绍了正在研制和发展的模拟激光聚变全过程的新一代高性能并行应用程序的思路.最后,介绍了激光聚变科学计算中面临的一些挑战性问题.     

激光聚变黑腔中等离子体的热流研究

辐射流体采用限流的局域Spitzer-Harm(S-H)电子热流近似,在预估等离子体状态时可能与实验观察存在偏差.利用一维(1D3V)含碰撞的粒子模拟程序,研究了激光聚变黑腔中金等离子体的电子分布函数和电子热流.分析表明,在等离子体的冕区,α=Z(νos/νte)^2>1,电子分布函数表现为超高斯分布(m=3.34),克努森数λe/Le=0.011大于局域S-H理论的临界值2×10^-3.这导致了局域S-H电子热流远大于实际热流.这种实际热流受限现象将导致辐射流体模拟给出的冕区电子温度高于神光实验测量值.而在等离子体的高密度区域,电子分布函数仍表现为超高斯分布(m=2.93),克努森数λe/Le=7.58×10^-4小于局域S-H理论的临界值,限流的局域S-H电子热流具有一定的适用性.但电子热流严重依赖于限流因子,辐射流体模拟需要根据不同位置的光强和电子温度调整的大小.     

惯性约束聚变黑腔内等离子体界面处的动理学效应及其影响

在惯性约束聚变物理研究中,等离子体界面处的动理学效应及其时空演化特性近年来受到重点关注,因为它会显著影响激光能量沉积、激光等离子体不稳定性、辐照对称性、黑腔和内爆性能等诸多物理。准确描绘等离子体特征界面附近的动理学效应是惯性约束聚变物理设计的基本需求,也是高能量密度物理中的具有挑战且未完全解决的问题。重点回顾近几年来本团队围绕等离子体动理学效应及其影响开展的一些研究工作:（1）聚变黑腔中金等离子体与靶丸冕区等离子体边缘处的电场结构及其加速的高能离子对内爆对称性的影响;（2）激光光路上高Z-低Z等离子体界面处的电场产生机制及其导致的反常离子扩散对激光等离子体不稳定性的影响;（3）等离子体中电磁场结构的质子照相反演。     

激光聚变内爆流体不稳定性基础问题研究进展

激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题,因而受到国际社会的普遍重视,一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍（属于内禀困难）是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制,对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科,同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件。作为新兴研究课题,高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索。此外,流体力学不稳定性及其引起的湍流混合,还是天体物理现象（如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸）中的重要过程,涉及天体物理的一些核心研究内容。本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展,梳理了其中的挑战和机遇。然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性,在大量分解和综合物理研究基础上,凝练出了目前制约美国国家点火装置（NIF）内爆性能的主要流体不稳定性问题。接下来,总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况。最后,展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展。该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制,以及聚变靶物理研究与设计,注重理论探索和实验研究相结合,近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果,有力地推动了该研究方向在国内的发展。     

次稠密等离子体对激光与锥形靶相互作用的影响

利用三维粒子模拟程序模拟了强激光在锥形靶内的传播情况.发现锥内次稠密等离子体的存在使激光在锥顶部的最大聚焦强度有所降低，产生的相对论电子的最大能量和数目增加.激光在锥壁激发起强的电流和磁场，次稠密的存在还使锥内产生强的准静态磁场，磁场的存在使相对论电子速度分布在垂直激光传播方向上表现出各向同性. 关键词： 超强激光脉冲 锥形靶 快点火 粒子模拟