氘氘/氘氚结晶行为研究

发布时间：2023-03-29 19:39

　　惯性约束聚变(ICF)是实现受控热核聚变极有希望的途径之一,其研究工作的开展,无论对国民经济、军事应用,还是对基础学科探索都有着重要而特殊的意义。目前ICF实验使用的氘氚(DT)冷冻靶要求DT冰均匀分布在靶球的内表面,冰层内表面粗糙度优于1μm。要获得满足聚变实验要求的DT冷冻靶,需要控制DT冰结晶过程,实现DT单晶生长,由此减少冰层在生长过程中形成的各种缺陷。本论文运用晶体生长动力学理论,建立了氘晶体的两种单晶生长模型,在自主研制的低温装置上开展了玻璃微球内氘燃料的结晶行为研究,获得了如下主要实验结果。采用吸氢钒床增压的方式向实验用玻璃微球靶内充气高压D2/DT,靶球直径为200μm～300μm,壁厚2μm～3μm,球壳内表面粗糙度优于10nm。并通过单色钠黄光(波长：589.5nm)干涉条纹移动法对靶球内的高压D2/DT气体压力进行了测量,保证获得满足实验需求的充气靶球。采用直径为约为15μm炭纤维丝将充气靶球支撑于在实验靶室中心进行燃料的均匀降温冷冻。靶室主要采用了柱腔设计,用以对靶球的冷却提供超低温(14K-20K)环境,并采用具有16个“触爪”的两个低温导热臂对靶室进行均匀热...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 ICF用氘氚冷冻靶研制进展与趋势
    1.1 引言
    1.2 微球靶内氘燃料注入技术
        1.2.1 高压渗透充气技术
        1.2.2 微管充气技术
    1.3 晶体生长技术研究现状
        1.3.1 晶体生长形态热力学理论
        1.3.2 晶体生长布拉维法则
        1.3.3 晶体生长的周期键链理论
        1.3.4 晶体连续生长过程的原子沉积动力学
        1.3.5 快速降温法
        1.3.6 缓慢降温法
    1.4 DD/DT晶体生长过程表征研究现状
        1.4.1 可见光背光成像技术
        1.4.2 X射线相衬成像技术
    1.5 论文选题依据及论文主要研究内容
第2章 均匀的低温温度场构建技术研究
    2.1 引言
    2.2 实验内容
        2.2.1 低温传输装置设计
        2.2.2 低温靶室和导热臂设计
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 靶室及低温导热臂的模拟计算
        2.3.2 靶球表面温度分布模拟
        2.3.3 低温场温度测量与控制
    2.4 本章小结
第3章 DD/DT靶球制备与检测
    3.1 引言
    3.2 实验内容
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 白光干涉法测量球内气体压力
        3.3.2 气泡法测量球内气体压力
        3.3.3 DD燃料靶球的装配与背光检测
    3.4 本章小结
第4章 DD/DT靶球的冷冻与表征
    4.1 引言
    4.2 实验内容
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 靶室内导热氦气密封
        4.3.2 降温速率对靶球内氘燃料的结晶行为影响
        4.3.3 氘结晶过程在线表征与分析
        4.3.4 氘结晶生长过程动力学分析
        4.3.5 DD结晶行为对晶体品质影响
    4.4 本章小结
第5章 重结晶对DT冰β均化影响研究
    5.1 引言
    5.2 实验内容
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 DT冰晶体生长
        5.3.2 DT冰重结晶
        5.3.3 β均化过程中He压力控制
    5.4 本章小结
第6章 本文总结及后续研究设计
    6.1 全文总结
    6.2 后续研究展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间公开发表的科研论文及参加的学术交流活动



本文编号：3774352