PA-PVA-CH塑料微球充D2和Ar

ICF塑料靶丸典型结构由3层组成：内层起支撑作用的聚苯乙烯（PS），中间起阻气作用的聚乙烯醇（PVA）和外部的烧蚀层碳氢（CH）。作为靶丸，空心塑料微球内的气体由燃料气体和诊断气体组成。燃料气体目前使用的主要是D2。塑料微球采用热扩散法充气，D2在塑料球壳中扩散很快，而Ar却渗透很慢，因此，塑料靶丸充气的核心工艺是如何充Ar和如何保D2。利用充Ar条件充D2或利用保D2技术保Ar都是很容易实现的。塑料微球充气在自行研制的充气系统中完成，球内气体采用四极质谱或X射线荧光谱仪进行测量。     

旋转涂层法制备聚酰亚胺薄膜

 研究了采用二酐和二胺合成聚酰胺酸溶液,利用旋转涂层法制备聚酰亚胺薄膜的方法并对成膜机理进行了初步探讨。研究表明：在固定旋转时间时,通过控制合成聚酰胺酸的浓度和旋转速度可基本上控制薄膜的厚度,旋转涂膜法制备的聚酰亚胺薄膜厚度起伏小于5％,薄膜表面光洁度达到0.3～0.4 nm,0.3 μm厚聚酰亚胺薄膜的弹性模量为50～80 MPa。     

预张力纤维织物超高速碰撞热-力学特性分析

高性能纤维织物承力层承担充气舱的内压载荷,并为充气舱提供空间碎片防护。充气舱内压载荷将导致纤维织物承力层产生预张力,并对纤维织物的空间碎片超高速碰撞特性产生显著影响,从而影响其空间碎片防护性能。为分析预张力对纤维织物超高速碰撞过程中热-力学特性的影响,采用Johnson-Cook强度模型和Mie-Grüneisen状态方程建立了纤维材料热-力耦合材料模型,利用有限元法-光滑粒子流体动力学耦合算法对纤维织物的纱线编织结构进行离散建模,并通过施加张力载荷实现纤维织物靶板的预拉伸,进而建立了预张力纤维织物超高速碰撞数值模型,分析并得到了预张力作用下纤维织物超高速碰撞热-力学特性及空间碎片防护性能。结果表明:在弹丸超高速碰撞下,随着预张力的提高,纤维织物穿孔面积增大,碎片云扩散角减小,弹丸动能吸收率降低,碰撞区域温度降低。预张力的存在显著降低了纤维织物的空间碎片防护性能。     

一种新型可控方向的再入充气罩

充气式再入与降落技术（IRDT--Inflatable Reentry and Descent Technology）是近年来出现的一种新型的航天回收技术。它的结构简单、回收成本低,极大地改善了返回式飞行器的气动加热环境,同时降低了飞行器表面的热流密度。本文在现有技术的基础上提出了一种可控方向的再入充气罩,研究表明将其应用于返回式飞行器的回收时,可在低密度大气层内将飞行器的速度降至较低水平(20m/s 以内),从而降低了对防热材料的要求。另外,在没有附加动力装置的情况下可通过对充气罩气囊的充/放气来主动控制返回式飞行器的姿态,从而控制着陆点的方位。数值模拟结果表明该再入充气罩可为返回式飞行器提供足够的阻力和偏转力矩,从而起到减速和控制的作用。气动热分析结果表明：该再入充气罩在返回过程中的气动加热情况（最大热流密度为426kW/m2）远小于传统返回舱（最大热流密度为4826kW/m2）,从而大幅度地降低了防热系统设计的复杂度。     

空气斜槽浓相煤粉输送的实验研究

在一个长7 m的空气斜槽内进行浓相输送煤粉的实验研究.实验结果表明,随着空气表观速度增加,煤粉饱和输送量先增加,随后达到稳定,约为0.25kg/s.槽倾角低于5°时,煤粉不流动.倾角在5°～7°内,煤粉的饱和输送量和最大固气质量比随角度变化不明显,但随倾角增大,处于最大固气比下的工作空气速度范围增大.输送槽高度对煤粉的...     

激光惯性约束聚变靶靶丸制备与表征

激光惯性约束聚变的核心思想是利用球形内爆技术对聚变燃料进行增压,使热核燃料达到高温、高密度的等离子体状态,进而实现聚变点火。基于对称压缩、流体界面不稳定性和实验诊断的考虑,ICF实验对作为热核燃料容器的空心微球的品质在球形度、壁厚均匀性、表面粗糙度以及掺杂水平等方面提出了严格的要求。为满足这些要求,陆续发展了乳液微封装技术、降解芯轴技术、低压等离子体聚合/掺杂技术、干凝胶玻璃微球制备技术等用于多层塑料微球和空心玻璃微球的研制。另一方面,针对ICF靶丸量小、质轻以及表面要求高的特点,发展了相应的非破坏性靶丸参数表征技术,如X光照相技术、4π形貌表征技术、微球掺杂水平测量技术以及微球内燃料负载水平快速测试技术。基于这些制备与表征技术,初步实现了多层塑料微球、玻璃微球、聚-!-甲基苯乙烯芯轴微球、梯度掺杂CH微球的研制,满足了"神光Ⅱ"、"神光Ⅲ原型"及"神光Ⅲ主机"上开展的一系列内爆物理实验的要求,同时为未来点火物理实验用靶丸的研制提供了技术支撑。     

充气塑料柱腔的制备与保气半寿命

 研究了聚苯乙烯塑料柱腔的两种制备方法：采用聚苯乙烯溶液旋转涂层和熔体浸涂。聚苯乙烯熔融后浸涂制备的塑料柱腔存在一定的结晶取向和很多气泡,去掉铜芯轴后,塑料柱腔因缺陷太多几乎不能保气,成品率非常低,不到10％。利用聚苯乙烯溶液通过多次旋转涂层和烘干过程制备的塑料柱腔具有很低的表面粗糙度,柱腔厚度为10～30 m,表面粗糙度5～20 nm,采用0.3～0.4 μm聚酰亚胺膜封口保气,气体介质为氪气,通过X射线荧光谱仪测量柱腔保气半寿命约24 h。采用保气罐储存和运输无源塑料柱腔充气靶,打靶时腔内气体密度可保持在初始状态的92％左右。     

兰州充气谱仪的焦平面探测系统

在兰州充气谱仪上,设计安装了一套新的焦平面探测系统,该系统包括飞行时间(TOF) 探测器、盒型硅(Si-box) 探测器阵列和反符合(Veto) 探测器3 部分。Si-box 探测器阵列是由3 块位置灵敏硅探测器(PSSD) 和8 块周边硅探测器(SSD) 构成,它对注入核的 衰变的探测效率达到80% 左右。Si-box 探测器阵列与TOF 探测器关联可以有效区分注入信号和 衰变信号。Veto 探测器与Si-box 探测器阵列和TOF 探测器关联可以反符合掉高能轻粒子对注入信号和 衰变信号的干扰。简要介绍了PSSD 的能量和位置刻度方法。这套探测器系统已经应用于40Ca+175Lu 和40Ca+169Tm 的实验。实验结果表明,该探测器系统具备很好的本底抑制能力,能够给出干净的a衰变能谱,结合能量-时间-位置关联测量方法可以实现对单原子的探测和鉴别,总体上达到了预期的设计要求。A new designed focal plane detection system was mounted at the gas-filled recoil separator at Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, which consisted of a time-of-flight (TOF) detector, a silicon-box (Sibox) detector array and a silicon veto detector. Three position sensitive silicon detectors (PSSD) were surrounded by eight side silicon detectors (SSD) without position sensitive, forming a box of the detector open from the front side. The detection efficiency for -decays of implanted nuclei was about 80%. The anticoincidence condition for the signals from the TOF detector and Si-box detector array was used to distinguish between the pulses originating from the implanted nuclei and their -decays. The veto detector information was used to discriminate events due to high-energy charged particles．External energy calibration and position calibration of PSSD are described concisely in this work. This systemhas been used in experiments of 40Ca+175Lu and 40Ca+169Tm. Clean a-decay spectra obtained in these reactions indicated the detection system has a good performance in background suppression. Evaporation residues can be identified by the energy-time-position correlation method. On the whole, the new designed focal plane detection system has achieved thedesign requirements.     

无源充气靶设计和制备

柱腔充气靶主体结构为三通金柱腔，其中一通相当于腔内气体的进出管道，另两个相对口为激光入射口。实验时，靶处于真空环境中，为了防止腔内气体在抽真空时跑掉，在诊断口和激光入射口都有阻气薄膜。准动态充气工艺是国外普遍采用的制备方法，但准动态充气靶存在一定的安全隐患，一旦控制阀门或靶室内的充气管道出现意外泄露，将对激光器真空系统和部分诊断设备造成严重损害，这是它在国内实验中使用受限制的主要原因。如果增加充气靶的安全系统，势必增加充气靶的死体积。     

充气结构与流场的耦合求解方法

针对一种充气前缘(inflatable leading edge, ILE)增升技术,建立了其充气结构与流场耦合作用的运动方程. 将方程写成状态空间形式,采用时域推进方法求解. 对使用了变前缘增升技术的NACA63-212翼型进行了充气结构静变形的数值计算,结果表明充气结构的刚度对翼型的气动特性有明显影响. 与原翼型相比,在不考虑充气结构变形时, 该增升技术大约能使翼型的失速迎角增加30{\%},最大升力系数增加22{\%};考虑结构变形后增升效果有所降低. 刚度较低的薄膜在前缘吸力峰的作用下会隆起形成鼓包,容易引起流动分离.