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激光间接驱动惯性约束聚变内爆物理实验研究 被引量:10
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作者 蒲昱东 陈伯伦 +18 位作者 黄天晅 缪文勇 陈家斌 张继彦 杨国洪 易荣清 韦敏习 杜华冰 彭晓世 余波 蒋炜 晏骥 景龙飞 唐琦 宋仔峰 江少恩 杨家敏 刘慎业 丁永坤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期129-140,共12页
激光间接驱动惯性约束聚变利用辐射烧蚀驱动靶丸球形内爆,在减速阶段将内爆动能转化成热斑内能,同时压缩燃料,达到点火条件,实现聚变点火。根据目前认识,影响内爆压缩过程的主要因素包括内爆对称性、燃料熵增因子、内爆速度和混合。内... 激光间接驱动惯性约束聚变利用辐射烧蚀驱动靶丸球形内爆,在减速阶段将内爆动能转化成热斑内能,同时压缩燃料,达到点火条件,实现聚变点火。根据目前认识,影响内爆压缩过程的主要因素包括内爆对称性、燃料熵增因子、内爆速度和混合。内爆物理实验研究的目的是发展对上述影响因素的实验表征方法,获取这些影响因素随靶设计参数的变化规律,建立相应的实验调控能力,最终达到不断提升内爆性能的目的。为此,在内爆对称性方面,开展了Bi球自发光实验,用于研究点火脉冲前2ns驱动不对称性;在内爆速度方面,开展了球面弯晶单能流线实验,测量得到内爆速度和剩余质量随时间的变化;在混合方面,开展了内壳层示踪涂层内爆混合实验,测量得到环形发光图像。为考察综合内爆性能,在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上开展了DT内爆实验,获得了中子产额随初始靶参数的变化规律。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 内爆 内爆对称性 流体力学不稳定性
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Numerical Simulation of 2-D Radiation-Drive Ignition Implosion Process 被引量:6
2
作者 勇珩 宋鹏 +5 位作者 翟传磊 康洞国 谷建法 杭旭登 古培俊 江松 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2013年第6期737-744,共8页
A Lagrangian compatible radiation hydrodynamic algorithm and the nuclear dynamics computing module are developed and implemented in the LARED Integration code, which is a radiation hydrodynamic code based on the 2-D c... A Lagrangian compatible radiation hydrodynamic algorithm and the nuclear dynamics computing module are developed and implemented in the LARED Integration code, which is a radiation hydrodynamic code based on the 2-D cylindrical coordinates for the numerical simulation of the indirect-drive Inertial Confined Fusion. A number of 1-D and 2-D ignition implosion numerical simulations by using the improved LARED Integration code (ILARED) are presented which show that the 1-D numerical results are consistent with those computed by the 1-D radiation hydrodynamic code RDMG, while the simulation results of the 2-D low-mode radiative asymmetry and hydrodynamic instability growth,according to the physical analysis and anticipation, are satisfactory. The capsules driven by the sources from SGII experiments are also simulated by ILARED, and the fuel shapes agree well with the experimental results. The numerical simulations demonstrate that ILARED can be used in the simulation of the 1-D and 2-D ignition capsule implosion using the multi-group diffusion model for radiation. 展开更多
关键词 LARED Integration code ignition implosion capsule spherical symmetry Lagrangian compatibleradiation hydrodynamic algorithm
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神光-Ⅱ和神光-Ⅲ原型内爆对称性实验的模型分析 被引量:4
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作者 景龙飞 黄天晅 +4 位作者 江少恩 陈伯伦 蒲昱东 胡峰 程书博 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期304-311,共8页
内爆靶丸的X光辐射驱动对称性分析和控制能力演示是惯性约束聚变(ICF)研究最重要的课题之一,目前国内外已展开许多实验和模拟研究.建立了一种ICF内爆对称性分析的简化模型,利用该模型分析了神光-Ⅱ和神光-Ⅲ原型激光装置上的内爆对称性... 内爆靶丸的X光辐射驱动对称性分析和控制能力演示是惯性约束聚变(ICF)研究最重要的课题之一,目前国内外已展开许多实验和模拟研究.建立了一种ICF内爆对称性分析的简化模型,利用该模型分析了神光-Ⅱ和神光-Ⅲ原型激光装置上的内爆对称性实验.与实验结果比较表明,计算最佳腔长与实验值基本相符;靶丸压缩变形因子计算结果也与实验测量值接近.模型的有效性得到验证,可为即将开展的神光-Ⅲ主机内爆对称性实验参数设计和结果分析提供参考. 展开更多
关键词 惯性约束聚变 视角因子 内爆对称性 变形因子
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在间接驱动内爆实验中采用花生腔增强对称性调控 被引量:1
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作者 黄天晅 吴畅书 +10 位作者 陈忠靖 晏骥 李欣 葛峰峻 张兴 蒋炜 邓博 侯立飞 蒲昱东 董云松 王立锋 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期190-199,共10页
在100 kJ激光装置上开展了基于三台阶整形脉冲的间接驱动惯性约束聚变内爆实验研究.采用传统充气直柱金壁黑腔设计,在激光脉冲作用后期,腔内金等离子体运动对激光能量沉积和X光辐射场空间分布产生严重扰动,导致靶丸赤道驱动偏弱,形成不... 在100 kJ激光装置上开展了基于三台阶整形脉冲的间接驱动惯性约束聚变内爆实验研究.采用传统充气直柱金壁黑腔设计,在激光脉冲作用后期,腔内金等离子体运动对激光能量沉积和X光辐射场空间分布产生严重扰动,导致靶丸赤道驱动偏弱,形成不可接受的扁圆内爆.本文采用新型的花生腔设计,通过调节外环激光光斑及其产生的金泡的初始位置,补偿和缓解金等离子体运动对黑腔X光辐射分布产生的扰动影响,获得球对称的靶丸辐射驱动.在靶丸驱动辐射温度相同的条件下,由于驱动对称性得到显著改善,实验观测到花生腔内爆热斑接近球形,中子产额的测量结果与内爆一维模拟计算结果的比值(YOS)达到30%;而直柱腔内爆热斑呈现扁圆形状,YOS仅为13%.模拟计算和实验结果一致表明,在三台阶整形脉冲驱动内爆实验中,花生腔设计可以有效抑制外环金泡膨胀加剧产生的不利因素,增强辐射驱动和内爆对称性调控,并提高内爆性能. 展开更多
关键词 惯性约束聚变 间接驱动 内爆对称性
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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 被引量:2
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作者 蔡洪波 张文帅 +10 位作者 杜报 燕鑫鑫 单连强 郝亮 李志超 张锋 龚韬 杨冬 邹士阳 朱少平 贺贤土 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期93-103,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 动理学效应 电磁场时空演化 内爆对称性 激光等离子体不稳定性 质子照相反演
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氘氘-塑料靶丸变收缩比内爆物理实验研究 被引量:1
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作者 晏骥 张兴 +11 位作者 郑建华 袁永腾 康洞国 葛峰骏 陈黎 宋仔峰 袁铮 蒋炜 余波 陈伯伦 蒲昱东 黄天晅 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期318-323,共6页
在神光III原型装置上利用8路6400 J/1 ns激光注入Φ1100μm×1850μm的黑腔内产生约200 e V的高温辐射场均匀辐照填充氘氘燃料的靶丸实现内爆.实验中,保持靶丸的内径一致,通过改变靶丸烧蚀层厚度的方式实现不同收缩比的内爆.通过闪... 在神光III原型装置上利用8路6400 J/1 ns激光注入Φ1100μm×1850μm的黑腔内产生约200 e V的高温辐射场均匀辐照填充氘氘燃料的靶丸实现内爆.实验中,保持靶丸的内径一致,通过改变靶丸烧蚀层厚度的方式实现不同收缩比的内爆.通过闪烁体探测器、分幅相机等多套诊断设备获取了中子产额、X光bang-time(聚变反应产生X光时刻)、飞行轨迹、热斑形状等关键内爆参数.结合一维数值模拟表明:对于小收缩比内爆,受到非一维因素的影响小,其Y OC1D(实验测量中子产额与干净一维数值模拟计算结果之比)可以达到34%;对于中等收缩比内爆,受到非一维因素的影响显著,其Y OC1D仅仅为2.3%. 展开更多
关键词 惯性约束聚变 收缩比 内爆对称性
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广角任意反射面速度干涉仪条纹内爆对称性分析 被引量:1
7
作者 吴宇际 张青 +1 位作者 王峰 理玉龙 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期39-45,共7页
提出在条纹相机前加载异形光纤面板或环转线光纤传像束实现广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)条纹采样的诊断设计,发现采样位置坐标处于靶面某圆上。综合运用坐标变换、傅里叶变换、勒让德展开等方法提取广角VISAR条纹相位实现内爆对称... 提出在条纹相机前加载异形光纤面板或环转线光纤传像束实现广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)条纹采样的诊断设计,发现采样位置坐标处于靶面某圆上。综合运用坐标变换、傅里叶变换、勒让德展开等方法提取广角VISAR条纹相位实现内爆对称性分析,并通过示例验证了其可行性。针对诊断方法的特点、光路设计、装置研发、数据处理等展开讨论,指出广角VISAR诊断内爆对称性的发展方向。运用该方法记录并分析广角VISAR条纹数据,可使靶丸内爆对称性诊断准确、直观、形象,能为惯性约束聚变中激光等离子体不稳定性、流体不稳定性等研究提供支撑。 展开更多
关键词 任意反射面速度干涉仪 广角诊断 内爆对称性 勒让德展开 惯性约束聚变
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基于纯冲击波聚心的准一维氘氘内爆物理实验
8
作者 晏骥 郑建华 +10 位作者 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》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期97-101,共5页
在神光Ⅲ原型装置上利用八路6400J/1ns激光注入1100μm×1850μm的黑腔内产生210eV的高温辐射场,均匀辐照填充氘氘燃料的靶丸实现内爆。实验中选择高气压薄壳靶丸实现纯冲击波聚心内爆。通过闪烁体探测器、中子条纹相机等多套诊... 在神光Ⅲ原型装置上利用八路6400J/1ns激光注入1100μm×1850μm的黑腔内产生210eV的高温辐射场,均匀辐照填充氘氘燃料的靶丸实现内爆。实验中选择高气压薄壳靶丸实现纯冲击波聚心内爆。通过闪烁体探测器、中子条纹相机等多套诊断设备获取了中子产额、聚变反应时刻等关键内爆参数。结合一维数值模拟表明,实验测量的中子产额与干净一维数值模拟计算的中子产额之比达到90%;同时通过人为破坏内爆对称性等方式表明,该设计下内爆中子产生机制集中于冲击波聚心,其内爆性能受到高维因素影响极低,从而实现了准一维内爆。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 小收缩比 内爆对称性 流体力学不稳定性
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双锥对撞点火机制2020年冬季实验中的瑞利-泰勒不稳定性分析 被引量:2
9
作者 方可 张喆 +1 位作者 李玉同 张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期222-230,共9页
直接驱动激光聚变通过整形后的纳秒脉冲激光辐照氘氚(DT)球壳靶,经球对称压缩加速后,在中心转滞获得高温等离子体热斑,实现聚变点火.在球壳靶受到压缩和加速过程中等离子体界面的流体力学不稳定性,特别是瑞利-泰勒不稳定性的增长有可能... 直接驱动激光聚变通过整形后的纳秒脉冲激光辐照氘氚(DT)球壳靶,经球对称压缩加速后,在中心转滞获得高温等离子体热斑,实现聚变点火.在球壳靶受到压缩和加速过程中等离子体界面的流体力学不稳定性,特别是瑞利-泰勒不稳定性的增长有可能会对压缩壳层造成破坏,导致点火的失败.本文通过理论解析和数值模拟,对基于Zhang等提出的双锥对撞点火方案(2020 Philos.Trans.A Math.Phys.Eng.Sci.37820200015)在2020年冬季实验条件下的流体力学不稳定性增长进行了分析.结果显示理论模型与一维数值模拟中对整体压缩和加速过程的描述基本一致,在当前的近等熵波形下金锥中的壳层靶实现了低熵压缩,同时瑞利-泰勒不稳定性增长导致的最危险时刻扰动振幅和壳层厚度比可以达到约0.25,壳层依然处于安全状态,但当初始壳层表面扰动均方根振幅大于22 nm时,则可能出现壳层的破裂.因此,未来实验中的靶设计与驱动激光脉冲波形设计中可以通过增加靶壳层厚度、提高预脉冲强度、减小靶表面的粗糙度和提高激光辐照的匀滑度等方式来抑制不稳定性增长. 展开更多
关键词 激光聚变 内爆对称性和流体力学不稳定性
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