【摘要】：由慣性約束聚變(Inertial Confinement Fusion,ICF)獲得的氘氚(DT)慣性聚變能源,為新型可靠潔凈高效能源,其聚變靶丸所使用的氘氚(DT)在海水中含量極高,可供人類利用數(shù)百年。本論文基于“天光一號”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置對自發(fā)輻射放大脈沖應(yīng)用于ICF點火研究的需求,對氟化氪準(zhǔn)分子激光器輸出的248nm自發(fā)輻射放大脈沖進行了一系列關(guān)于短脈沖獲取、脈沖整形及脈沖堆積整形穩(wěn)定性等方面的研究。為獲得高穩(wěn)定度的脈寬納秒級自發(fā)輻射放大脈沖提供了理論依據(jù)和技術(shù)方案,為自發(fā)輻射放大脈沖整形提供了技術(shù)方案,并針對如何提高自發(fā)輻射放大脈沖波形的穩(wěn)定性開展了相關(guān)的研究。首先,建立了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時淬滅法短脈沖獲取的理論模型,研究了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時淬滅法短脈沖獲取的機理。通過分析,得到了分時淬滅法中相對延時和相對強度的近似表達式,并利用放電腔中自發(fā)輻射放大脈沖放大理論的研究結(jié)果,進行了數(shù)值模擬計算,對獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖的效果進行了預(yù)判,從理論上分析了分時淬滅法獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖理論的可行性和實用性。利用該理論對獲取自發(fā)輻射放大短脈沖的結(jié)果進行數(shù)值模擬研究,優(yōu)化分時淬滅法獲取自發(fā)輻射放大短脈沖實驗的參數(shù)設(shè)計,提高短脈沖獲取效率。其次,設(shè)計并優(yōu)化了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時淬滅法短脈沖獲取的實驗方案,并進行了實驗研究。研究了全反射鏡的位置、相對于主光軸偏離距離、相對于主光軸縱向偏轉(zhuǎn)角等參數(shù)對獲取短脈沖的影響。通過數(shù)據(jù)優(yōu)化選擇,確定了最佳參數(shù),初始脈沖寬度為16.06±0.42ns,獲得了2.59±0.05ns的自發(fā)輻射放大脈沖,脈寬縮短了大約6.2倍。分析了脈沖寬度的穩(wěn)定性,脈沖寬度變化幅度的絕對值由±0.42ns減小至±0.05ns,減小了8.4倍;相對值由2.5%減小至1.9%,減小了0.6%。證明了該方法可以有效的獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖,并提高結(jié)果的穩(wěn)定性。然后,建立了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形的理論模型和整形結(jié)果穩(wěn)定性的評價標(biāo)準(zhǔn),數(shù)值模擬給出了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形的規(guī)律,利用該模型對自發(fā)輻射放大脈沖堆積整形的子脈沖數(shù)量、脈沖寬度、平頂寬度、平頂平整度、平頂穩(wěn)定性等問題進行數(shù)值模擬研究�；诜窍喔山M束,采用自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形技術(shù)進行了平頂或近平頂波形獲取的方案設(shè)計及參數(shù)選取,提高了自發(fā)輻射放大脈沖堆積整形結(jié)果的穩(wěn)定性和獲取預(yù)期平頂波形的能力。最后,利用“天光一號”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置前端,構(gòu)建了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形實驗裝置,并優(yōu)化了參數(shù),進行了脈沖堆積整形實驗。得到脈寬5.29ns、平頂寬度2.35ns、平頂平整度3.26%,平頂平整度穩(wěn)定性1.17%的脈沖波形;實驗數(shù)據(jù)的分析結(jié)果為,脈寬5.21±0.04ns、平頂寬度2.41±0.05ns、平頂平整度4.69±0.60%,平頂平整度穩(wěn)定性1.45±0.20%,實驗結(jié)果驗證了理論模型的正確性和評價標(biāo)準(zhǔn)的適用性。實驗結(jié)果表明,采用該方法可以獲得較高穩(wěn)定性脈沖堆積整形結(jié)果,并驗證了“天光一號”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置前端具備獲取納秒級脈寬且具有較高平頂平整度和較高穩(wěn)定性的近平頂自發(fā)輻射放大脈沖波形的能力。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL632
【圖文】：

器的效率與靶增益之積遠大于 1，再通過高溫飽和蒸汽系統(tǒng)將核聚變能轉(zhuǎn)換為電能輸出，建成可控核聚變電站，就可以真正解決當(dāng)前人類社會高速發(fā)展所面臨的能源危機和各國對可持續(xù)潔凈能源的需求[13-23]。圖 1-1 所示為國際公認的IFE（Inertial Fusion Energy，IFE）聚變電站示意圖及關(guān)鍵單元技術(shù)和能量循環(huán)過程及各單元的基本標(biāo)準(zhǔn)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文裝置（美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室）[28, 29]、NIF 裝置（National IgnitiFacility-NIF，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室）[30-43]、LMJ 裝置（LasMegajoule-LMJ，法國 CESTA 實驗室）[44-54]等。如圖 1-3 所示為典型激光裝美國國家點火裝置[55]。

【相似文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 杜鵬遠;ICF高功率KrF準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖整形及穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 彭宏;染料摻雜向列相液晶波導(dǎo)光譜及激光輸出特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號：2724574