直線型變壓器驅(qū)動器(LTD)技術是Z箍縮驅(qū)動器領域的前沿和熱點,也是中國工程物理研究院正在開展的Z箍縮驅(qū)動聚變裂變混合能源堆(Z-FFR)設計研制的首選技術途徑。面向能源的LTD驅(qū)動器裝置規(guī)模龐大,所需氣體開關數(shù)量高達數(shù)十萬只,這對開關性能提出了非常嚴苛的要求:自擊穿概率優(yōu)于10-7,壽命106以上。當前LTD模塊所用氣體開關的性能指標與能源應用需求還相差甚遠,需要進一步改進提升。本文根據(jù)國內(nèi)外LTD氣體開關研究現(xiàn)狀,在前期LTD模塊實驗基礎上,研制了工作電壓±100kV、低抖動、低自擊穿概率的多間隙氣體開關。從氣體放電理論出發(fā),分析了多間隙氣體開關的導通機理以及氣體開關擊穿延時和抖動的影響因素;通過電極材料、電極間隙、電極形狀、均壓方式和絕緣子的優(yōu)化設計,使氣體開關具有較低的場不均勻系數(shù)和較高的場畸變系數(shù),以減小擊穿延時和抖動;實驗研究了氣體開關的電暈電流特性,通過不同結(jié)構(gòu)間隙電暈針的靜電場仿真分析,優(yōu)化了電極間隙結(jié)構(gòu),提高了各間隙電暈電流的一致性,大幅提升電暈針的均壓效果,以降低開關的自擊穿概率和改善觸發(fā)性能;按照LTD模塊單支路結(jié)構(gòu)搭建了氣體開關實驗平臺,設計了簡單可靠的新型脈沖觸發(fā)電路,進行氣體開關直流自擊穿特性和觸發(fā)特性實驗。充電±90kV、工作系數(shù)60%時擊穿延時40.1ns,抖動1.3ns,以0.1Hz重復頻率連續(xù)觸發(fā)500次無自擊穿,與原氣體開關(工作系數(shù)、擊穿延時和抖動)相比,性能有很大的提升。
【學位單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TL631.22
【部分圖文】：

景及意義??會進步和經(jīng)濟發(fā)展，能源短缺的問題日益凸顯，發(fā)展綠色、清潔成為人類社會最迫切的需要。當前，積極發(fā)展核電是推動我國向，核能將成為未來我國乃至世界能源格局的重要組成部分。核能，得以大規(guī)模的部署和發(fā)展，然而它面臨著鈾資源短缺和大突出挑戰(zhàn)。聚變能是更為清潔高效的能源，原料儲量巨大，是理想技術途徑［｜］。Ｚ箍縮驅(qū)動慣性約束聚變能量利用效率高，內(nèi)外廣泛關注［２］。??７０年代起，人們開始了?Ｚ箍縮驅(qū)動慣性約束聚變的研宄１３４１。１實驗室（ＳＡＮＤＩＡ）在ＰＢＦＡ－Ｚ裝置上開展了金屬絲陣Ｚ箍縮５＿６］。２００７年，Ｃｒａｉｇ?Ｌ．?Ｏｌｓｏｎ等人提出了基于Ｚ箍縮驅(qū)動的聚變的直線型變壓器驅(qū)動器（Ｌｉｎｅａｒ?Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ?Ｄｒｉｖｅｒ，?ＬＴＤ）技術大電流（６０ＭＡ）輸出，驅(qū)動金屬絲陣和動態(tài)黑腔，實現(xiàn)氘氚靶圖１．１所示［７］。??

?大功能。相比純聚變方式，對Ｚ箍縮驅(qū)動器的要求較低，易于工程和技術上的實現(xiàn)。整??體技術方案如圖１．２所示??圖１．２?Ｚ－ＦＦＲ整體方案圖??Ｚ－ＦＦＲ利用大電流脈沖功率裝置，驅(qū)動Ｚ箍縮絲陣內(nèi)爆，形成高溫黑腔輻射場，進??而壓縮氘氚靶達到聚變條件，實現(xiàn)出中子、增殖以及放能等一系列的物理過程。因此，??高功率、可重復頻率運行的Ｚ箍縮驅(qū)動器技術是Ｚ－ＦＦＲ的基礎。??ｗａｔｅｒ?ｓｅｃｔｉｏｎ?＇??ｖａｃｕｕｍ?ｓｅｃｔｉｏｎ??圖１．３?Ｚ裝置結(jié)構(gòu)不意圖??目前，Ｚ箍縮驅(qū)動器主要可分為基于Ｍａｒｘ發(fā)生器和脈沖形成線的傳統(tǒng)技術和ＬＴＤ??技術兩種類型。典型的傳統(tǒng)驅(qū)動器有美國圣地亞實驗室的ＳＡＴＵＲＮ、Ｚ和ＺＲ裝置［１１＿１３］，??２??

?大功能。相比純聚變方式，對Ｚ箍縮驅(qū)動器的要求較低，易于工程和技術上的實現(xiàn)。整??體技術方案如圖１．２所示??圖１．２?Ｚ－ＦＦＲ整體方案圖??Ｚ－ＦＦＲ利用大電流脈沖功率裝置，驅(qū)動Ｚ箍縮絲陣內(nèi)爆，形成高溫黑腔輻射場，進??而壓縮氘氚靶達到聚變條件，實現(xiàn)出中子、增殖以及放能等一系列的物理過程。因此，??高功率、可重復頻率運行的Ｚ箍縮驅(qū)動器技術是Ｚ－ＦＦＲ的基礎。??ｗａｔｅｒ?ｓｅｃｔｉｏｎ?＇??ｖａｃｕｕｍ?ｓｅｃｔｉｏｎ??圖１．３?Ｚ裝置結(jié)構(gòu)不意圖??目前，Ｚ箍縮驅(qū)動器主要可分為基于Ｍａｒｘ發(fā)生器和脈沖形成線的傳統(tǒng)技術和ＬＴＤ??技術兩種類型。典型的傳統(tǒng)驅(qū)動器有美國圣地亞實驗室的ＳＡＴＵＲＮ、Ｚ和ＺＲ裝置［１１＿１３］，??２??
【參考文獻】

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2 姜曉峰;叢培天;孫鳳舉;孫鐵平;梁天學;魏浩;王志國;;電暈均壓多間隙串聯(lián)氣體開關特性實驗[J];強激光與粒子束;2016年07期

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4 李正宏;黃洪文;王真;陳曉軍;祁建敏;郭海兵;馬紀敏;肖成建;褚衍運;周林;;Z箍縮驅(qū)動聚變-裂變混合堆總體概念研究進展[J];強激光與粒子束;2014年10期

5 彭先覺;王真;;Z箍縮驅(qū)動聚變-裂變混合能源堆總體概念研究[J];強激光與粒子束;2014年09期

6 劉瑜;陳林;戴英敏;章樂;王杰;金博;張元軍;;LTD模塊氣體開關電極材料燒蝕性能實驗[J];強激光與粒子束;2014年08期

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8 李陽;孫鐵平;盛亮;張美;岳志勤;魏福利;王培偉;;多間隙氣體開關光纖診斷[J];強激光與粒子束;2012年08期

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3 王雪;超寬帶高功率脈沖輻射源亞納秒氣體開關的研究[D];沈陽理工大學;2008年

4 梁天學;應用于短脈沖直線型脈沖變壓器的200kV氣體火花開關設計及特性研究[D];重慶大學;2007年

本文編號：2869524