核爆模拟－惯性约束聚变在核武器上的应用

扼要介绍了核爆模拟的基本概念，主要研究内容及驱动器与靶物理研究的进展，同时，对核爆模拟的发展前景进行了简短的评述。     

深空核爆电磁脉冲壳模型下的电子运动规律

采用壳模型分析了深空核爆的电子运动规律,对深空核爆电磁脉冲的形成机理进行了初步研究。考虑MeV量级出射电子的相对论效应,在相对论框架下进行了电子运动过程的推导。计算了空间电荷层限制的形成时间,并提出一旦形成空间电荷限制,后续状态满足准静态近似条件。在此基础上,推导了空间电荷振荡的频率,并与半数值计算的结果进行比对,二者符合得较好。计算表明,远场达到峰值的时间与爆炸当量、电子初始动能和弹体半径等参数密切相关,电场峰值总是出现在核反应极大值之前,并且在空间电荷层限制的形成时间附近。     

金属壳体和电缆的系统电磁脉冲响应

 研究了金属壳体和电缆遇到高空核爆炸产生的脉冲X射线辐射时的系统电磁脉冲响应，讨论了系统电磁脉冲产生机理、幅值和对系统的耦合途径。通过对计算和试验数据的分析，获得了金属壳体模型和单电缆及双电缆的系统电磁脉冲响应数据，简要分析了壳体的系统电磁脉冲损伤薄弱环节。     

基于流体-磁流体-粒子混合方法的高空核爆炸碎片云模拟

提出了描述高空核爆炸碎片云运动的流体-磁流体-粒子(particle-in-cell, PIC)混合模型,相较目前的主流模型,该模型能够计算更加广泛的空间尺度.根据碎片云运动涉及的高温离子、低温离子和中性大气的不同性质,采用三种模型进行联合求解:高温离子用PIC粒子模型计算,低温离子用磁流体模型计算,中性大气用流体模型计算,并将三者之间的相互作用作为源项加入相应的控制方程.最后,计算了美国Starfish试验中碎片云的扩展情况,与试验结果进行了比对,并验证了求解方案的可靠性.此外,还给出了不同投影角度下碎片云形状随时间的变化,并分析了影响碎片云运动的主要因素,包括大气阻力、磁压、槽型不稳定性和霍尔电流等.     

高空核爆炸能量在大气层中的沉积规律

建立了高空核爆炸X射线辐射能和碎片动能在大气层中沉积的计算模型,利用该模型模拟了美国和苏联的4次大威力高空核爆炸试验(Checkmate, Starfish, K3, K4)的能量沉积情况,分析了碎片动能在海拔100—200 km的沉积规律.计算结果表明,与X射线沉积区相比,碎片动能沉积区范围较小,能量密度较大;碎片动能沉积在较短时间内(约0.5 s)完成,在爆心附近和海拔115 km附近存在两个吸收峰;动能沉积区在水平截面大体上为椭圆形,爆炸纬度越高,椭圆偏心率越小,水平截面积随海拔高度的增加而增大,随爆高的增大而减小;距爆点较远、远离磁泡时,动能沉积峰值点在穿过爆心的地磁场磁力线附近;距爆点较近、磁泡内部的动能沉积峰值点在爆心投影点附近.     

激光等离子体及点爆炸空气冲击波波前运动方程的研究

根据激光等离子体空气冲击波在自由空间中传播的约束条件导出的空气冲击波前运动方程与点爆炸波泰勒解进行比较,证明泰勒解是该冲击波波前传播方程在中场的近似形式.并将该冲击波运动方程与强爆炸空气冲击波的实验进行比较,计算结果与实验数据符合得非常好 关键词： 激光 核爆炸 等离子体冲击波     

大气层外核爆炸X－射线辐射场特性研究

Ｘ射线被认为是大气层外反导栏截武器的主要破坏因素。在航天器结构材料的辐射损伤计算中，需要核爆炸Ｘ射线辐射场的数学模式。从Ｐｌａｎｃｋ黑体谱出发，提出按温度梯度分层的归一化黑体谱组合模式，给出Ｘ－射线的释放能量及辐射脉冲，从而建立了大气层外核栏截Ｘ－射线辐射场特性的数学模式     

高空核爆炸对无线电波传播的影响

分析了高空核爆炸释放出的各种辐射射线、粒子在大气中的传输情况，讨论了各种射线形成附加电离的物理机制及相应源的；临界高度，给出了瞬发和缓发核辐射在大气中产生电离的计算公式，计算了核爆炸产生的电子密度的时空分布并讨论了其分布特性，最后计算了附加电离区对短波信号的吸收情况。