【摘要】：可控核聚變作為解決人類未來(lái)能源危機(jī)的一種清潔能源,正受到各國(guó)大力研究。激光慣性約束聚變是可控核聚變的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。具有均勻DT冰層的冷凍靶是慣性約束聚變點(diǎn)火的首選靶型。冷凍靶的制備可以通過對(duì)靶丸周圍的熱環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的控制,能后獲得較為均勻的溫度場(chǎng),從而得到較為均勻的DT冰層。本文在比較柱腔與球腔模型的基礎(chǔ)上,選取了外方內(nèi)球的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了研究。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)影響靶丸溫度場(chǎng)分布的相關(guān)因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。獲得了以下結(jié)論:通過模擬分析玻璃靶丸、CH聚合物靶丸、Be(Cu)靶丸以及高密度碳(HDC)靶丸這四種材料,得出靶丸周圍的溫度場(chǎng)與材料的熱導(dǎo)率有關(guān),而具有高熱導(dǎo)率的燒蝕層,靶丸周圍溫度場(chǎng)分布越均勻;同時(shí)隨著燒蝕層的厚度越厚,靶丸外表面溫度溫差也就越小,周圍的溫度場(chǎng)均勻性也越好;靶丸的裝配偏移的方向不同對(duì)冷凍靶的影響也不同,沿徑向偏移會(huì)嚴(yán)重影響溫度場(chǎng)的均勻性,而沿軸向向上偏移會(huì)增加溫度場(chǎng)的均勻性。為獲得了輻射相關(guān)因素對(duì)冷凍靶溫度場(chǎng)分布的影響規(guī)律,根據(jù)冷凍靶溫度控制的要求,利用計(jì)算機(jī)模擬的方法對(duì)冷凍罩系統(tǒng)進(jìn)行了分析。隨著冷凍罩尺寸的增加,靶丸周圍溫度場(chǎng)溫差增大,不利于形成均勻的溫度場(chǎng)。而隨著入射窗口直徑的增大,進(jìn)入黑腔內(nèi)的輻射量增加,增加的輻射熱量破壞靶丸的溫度場(chǎng),不利于形成均勻的溫度場(chǎng)。因此選用適當(dāng)尺寸的冷凍罩、窗口直徑利用形成均勻的溫度場(chǎng)。為抵消自然對(duì)流對(duì)冷凍靶溫度場(chǎng)的影響,研究了黑腔內(nèi)填充氣體、制冷過程中對(duì)制冷方式的調(diào)控以及溫度補(bǔ)償法。結(jié)果表明,在降溫過程中填充He氣壓力對(duì)靶丸上溫度分布影響較大,隨氣體壓力的增大,溫度逐漸降低;具有高比例氦氣的混合填充氣體能夠改善靶丸表面溫度的均勻性。與定壁溫相比,具有擾動(dòng)的降溫方式有利于提高溫度場(chǎng)的均勻性;與正弦函數(shù)波擾動(dòng)相比,冷卻壁面采用矩形波擾動(dòng),靶丸赤道溫度波動(dòng)振幅較大,均勻性較差。采用溫度補(bǔ)償法來(lái)抑制由重力引起的自然對(duì)流造成的溫度不均勻性。當(dāng)上冷臂溫度恒定,改變下冷臂溫度時(shí),隨著上下冷臂溫差的增大靶丸外表面最大溫差先減小后增大。
【圖文】：

圖 1-1 靶丸示意圖Fig.1-1 Structure of capsule圖 1-2 聚變靶類型Fig.1-2 The type of ignition target

圖 1-1 靶丸示意圖Fig.1-1 Structure of capsule圖 1-2 聚變靶類型Fig.1-2 The type of ignition target
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TL632.1

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本文編號(hào)：2641973