间接驱动激光聚变内爆物理若干问题研究
发布时间：2021-06-22 13:47
通过内爆压缩创造满足点火要求的等离子体条件是激光聚变的关键,内爆物理是激光聚变研究的主要内容之一。认识和把握内爆动作规律是实现激光聚变点火不可或缺的基础。针对内爆物理中的若干重要问题,本博士论文进行了理论分析和数值模拟研究,获得了有重要科学意义和应用价值的结果。在第一章,我们介绍了激光聚变的基本过程与涉及的主要物理问题,回顾了激光聚变研究的历史和研究现状。特别是,从点火及燃烧物理、减速惯性压缩动力学、辐射烧蚀驱动物理和脉冲整形熵增控制技术等四个方面着手,讨论内爆物理的内涵及存在的问题。在第二章,我们首先讨论了靶丸内爆过程中存在的冲击波压缩和惯性压缩两个阶段的特征。根据冲击波压缩和惯性压缩强度的特点,提出利用靶丸壳层厚度的改变来调节冲击波压缩和惯性压缩的相对强弱,使得两种压缩过程形成相对独立的核反应过程；结合神光Ⅲ原型激光装置的具体条件,理论设计了充气压分别为10atm和100atm两种内爆实验靶型,理论预期在低气压靶内爆中形成核反应速率双峰结构的特性,而在高气压靶内爆中形成纯冲击波压缩核反应出中子和近似纯惯性压缩核反应出中子的特性。通过神光Ⅲ原型低气压靶实验,利用中子产生速率演化曲线测...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光聚变不同驱动方式示意图:(a)直接驱动;(b)间接驱动
??利用Ｘ射线福照装有氣氣（ＤＴ）热核燃料的小球（如图１－ｌｂ），实现聚变点火??并引发大量的聚变反应，称为激光间接驱动惯性约束聚变。直接驱动要求足够多??束的激光束照射禪丸表面Ｗ实现均匀福照。间接驱动要利用黑腔先把激光转换为??软Ｘ光福射。黑腔是一个腔壁为高Ｚ材料（通常采用Ａｕ或Ｕ等）的金属腔，??目前多为圆柱形（也可能采用球或楠圆形等），腔的两端各有一个激光入射孔（其??他形状黑腔的激光入射孔位置可能不同），靴丸放置于黑腔中也，激光通过入射??孔进入黑腔福照到黑腔内壁，激光被吸收、原子被电离，内壁材料成为等离子体、??发射Ｘ光射线，Ｘ光射线输运作用于靴丸。从某种角度来说，间接驱动可Ｗ看?．??成波长很短频带很宽的直接驱动。直接驱动的能量利用效率较高，但是对光束的??强度分布均匀性要求很高
同能量条件下实现提升热斑压力的效果。??一外源??图１－２不同点火方式示意图：（ａ仲也点火；（ｂ）快点火??１．２激光聚变的发展简介??１．２．１国际激光惯性约束聚变研究发展??利用激光作为驱动源实现热核聚变这一概念始于激光器诞生之初。时至今??円，激光聚变ｔｉｉ经发展成为了一个极具挑战性、蕴含重大科学突破的研究领域。??Ｉ９６０年激光问化Ｗ后，美闽和前苏联就巧始进行激光聚变研究ｉｗｉ。但是，根据??当时的理论计算，如果要实现能量增益（核反应能量与驱动能量的比值）大于１，??要求的激光功率和能量很高，远远超出当时的技术和工艺水平，因此未引起人们??的关注。??１９７２年，美国利弗莫尔国家实验室（ＬＬＮＬ）的Ｊ．吐Ｎｕｃｋｏｌｌｓ等人在自然杂??志上发表文章Ｗ，系统研究了利用激光器直接驱动ＤＴ微球内爆实现高压缩热核??聚变的技术途径，并给出激光强度达到ｌ〇ｉ７Ｗ／ｃｍ２条件下ＩｋＪ能量实现点火的数??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纯冲击波聚心的准一维氘氘内爆物理实验[J]. 晏骥,郑建华,张兴,葛峰骏,康洞国,袁永腾,陈黎,宋仔峰,蒋炜,余波,陈伯伦,蒲昱东,黄天晅. 强激光与粒子束. 2015(08)
[2]激光聚变冲击波点火的热斑形成机制[J]. 康洞国,郑无敌,王敏,裴文兵,朱少平. 强激光与粒子束. 2015(03)
[3]激光间接驱动惯性约束聚变二维总体程序——LARED集成程序[J]. 宋鹏,翟传磊,李双贵,勇珩,齐进,杭旭登,杨容,成娟,曾清红,胡晓燕,王帅,施意,郑无敌,古培俊,邹士阳,李欣,赵益清,张桦森,张爱清,安恒斌,李敬宏,裴文兵,朱少平. 强激光与粒子束. 2015(03)
[4]聚变反应时间历程的双峰结构测量[J]. 王峰,彭晓世,康洞国,谷建法,刘慎业,刘永刚,徐涛,陈铭,梅雨. 强激光与粒子束. 2013(03)
[5]辐射驱动中心点火靶丸的辐射源整形[J]. 康洞国,李蒙,高耀明. 强激光与粒子束. 2013(01)
[6]激光聚变气体靶核反应速率双峰现象[J]. 康洞国,高耀明,黄天暄,王峰,彭晓世,陈家斌,郑无敌,江少恩,丁永坤. 强激光与粒子束. 2012(09)
[7]激光核聚变的发展(邀请论文)[J]. 林尊琪. 中国激光. 2010(09)
[8]激光聚变中的科学计算[J]. 裴文兵,朱少平. 物理. 2009(08)
[9]辐射在填充介质管中输运的理论[J]. 许琰,赖东显,李双贵,冯庭桂,蓝可,李敬宏,裴文兵,常铁强. 中国科学G辑:物理学、力学、天文学. 2004(05)
[10]高增益间接驱动惯性约束聚变物理过程[J]. 常铁强,贺贤土,于敏. 强激光与粒子束. 1989(03)
本文编号：3242949
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光聚变不同驱动方式示意图:(a)直接驱动;(b)间接驱动
??利用Ｘ射线福照装有氣氣（ＤＴ）热核燃料的小球（如图１－ｌｂ），实现聚变点火??并引发大量的聚变反应，称为激光间接驱动惯性约束聚变。直接驱动要求足够多??束的激光束照射禪丸表面Ｗ实现均匀福照。间接驱动要利用黑腔先把激光转换为??软Ｘ光福射。黑腔是一个腔壁为高Ｚ材料（通常采用Ａｕ或Ｕ等）的金属腔，??目前多为圆柱形（也可能采用球或楠圆形等），腔的两端各有一个激光入射孔（其??他形状黑腔的激光入射孔位置可能不同），靴丸放置于黑腔中也，激光通过入射??孔进入黑腔福照到黑腔内壁，激光被吸收、原子被电离，内壁材料成为等离子体、??发射Ｘ光射线，Ｘ光射线输运作用于靴丸。从某种角度来说，间接驱动可Ｗ看?．??成波长很短频带很宽的直接驱动。直接驱动的能量利用效率较高，但是对光束的??强度分布均匀性要求很高
同能量条件下实现提升热斑压力的效果。??一外源??图１－２不同点火方式示意图：（ａ仲也点火；（ｂ）快点火??１．２激光聚变的发展简介??１．２．１国际激光惯性约束聚变研究发展??利用激光作为驱动源实现热核聚变这一概念始于激光器诞生之初。时至今??円，激光聚变ｔｉｉ经发展成为了一个极具挑战性、蕴含重大科学突破的研究领域。??Ｉ９６０年激光问化Ｗ后，美闽和前苏联就巧始进行激光聚变研究ｉｗｉ。但是，根据??当时的理论计算，如果要实现能量增益（核反应能量与驱动能量的比值）大于１，??要求的激光功率和能量很高，远远超出当时的技术和工艺水平，因此未引起人们??的关注。??１９７２年，美国利弗莫尔国家实验室（ＬＬＮＬ）的Ｊ．吐Ｎｕｃｋｏｌｌｓ等人在自然杂??志上发表文章Ｗ，系统研究了利用激光器直接驱动ＤＴ微球内爆实现高压缩热核??聚变的技术途径，并给出激光强度达到ｌ〇ｉ７Ｗ／ｃｍ２条件下ＩｋＪ能量实现点火的数??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纯冲击波聚心的准一维氘氘内爆物理实验[J]. 晏骥,郑建华,张兴,葛峰骏,康洞国,袁永腾,陈黎,宋仔峰,蒋炜,余波,陈伯伦,蒲昱东,黄天晅. 强激光与粒子束. 2015(08)
[2]激光聚变冲击波点火的热斑形成机制[J]. 康洞国,郑无敌,王敏,裴文兵,朱少平. 强激光与粒子束. 2015(03)
[3]激光间接驱动惯性约束聚变二维总体程序——LARED集成程序[J]. 宋鹏,翟传磊,李双贵,勇珩,齐进,杭旭登,杨容,成娟,曾清红,胡晓燕,王帅,施意,郑无敌,古培俊,邹士阳,李欣,赵益清,张桦森,张爱清,安恒斌,李敬宏,裴文兵,朱少平. 强激光与粒子束. 2015(03)
[4]聚变反应时间历程的双峰结构测量[J]. 王峰,彭晓世,康洞国,谷建法,刘慎业,刘永刚,徐涛,陈铭,梅雨. 强激光与粒子束. 2013(03)
[5]辐射驱动中心点火靶丸的辐射源整形[J]. 康洞国,李蒙,高耀明. 强激光与粒子束. 2013(01)
[6]激光聚变气体靶核反应速率双峰现象[J]. 康洞国,高耀明,黄天暄,王峰,彭晓世,陈家斌,郑无敌,江少恩,丁永坤. 强激光与粒子束. 2012(09)
[7]激光核聚变的发展(邀请论文)[J]. 林尊琪. 中国激光. 2010(09)
[8]激光聚变中的科学计算[J]. 裴文兵,朱少平. 物理. 2009(08)
[9]辐射在填充介质管中输运的理论[J]. 许琰,赖东显,李双贵,冯庭桂,蓝可,李敬宏,裴文兵,常铁强. 中国科学G辑:物理学、力学、天文学. 2004(05)
[10]高增益间接驱动惯性约束聚变物理过程[J]. 常铁强,贺贤土,于敏. 强激光与粒子束. 1989(03)
本文编号：3242949
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