直線型變壓器驅(qū)動(dòng)器(LTD)技術(shù)是Z箍縮驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn),也是中國工程物理研究院正在開展的Z箍縮驅(qū)動(dòng)聚變裂變混合能源堆(Z-FFR)設(shè)計(jì)研制的首選技術(shù)途徑。面向能源的LTD驅(qū)動(dòng)器裝置規(guī)模龐大,所需氣體開關(guān)數(shù)量高達(dá)數(shù)十萬只,這對(duì)開關(guān)性能提出了非常嚴(yán)苛的要求:自擊穿概率優(yōu)于10-7,壽命106以上。當(dāng)前LTD模塊所用氣體開關(guān)的性能指標(biāo)與能源應(yīng)用需求還相差甚遠(yuǎn),需要進(jìn)一步改進(jìn)提升。本文根據(jù)國內(nèi)外LTD氣體開關(guān)研究現(xiàn)狀,在前期LTD模塊實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,研制了工作電壓±100kV、低抖動(dòng)、低自擊穿概率的多間隙氣體開關(guān)。從氣體放電理論出發(fā),分析了多間隙氣體開關(guān)的導(dǎo)通機(jī)理以及氣體開關(guān)擊穿延時(shí)和抖動(dòng)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(shè)計(jì),使氣體開關(guān)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(shí)和抖動(dòng);實(shí)驗(yàn)研究了氣體開關(guān)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(guān)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(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)了簡單可靠的新型脈沖觸發(fā)電路,進(jìn)行氣體開關(guān)直流自擊穿特性和觸發(fā)特性實(shí)驗(yàn)。充電±90kV、工作系數(shù)60%時(shí)擊穿延時(shí)40.1ns,抖動(dòng)1.3ns,以0.1Hz重復(fù)頻率連續(xù)觸發(fā)500次無自擊穿,與原氣體開關(guān)(工作系數(shù)、擊穿延時(shí)和抖動(dòng))相比,性能有很大的提升。
【學(xué)位單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL631.22
【部分圖文】：

景及意義??會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)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(huì)最迫切的需要。當(dāng)前，積極發(fā)展核電是推動(dòng)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(chǔ)量巨大，是理想技術(shù)途徑［｜］。Ｚ箍縮驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變能量利用效率高，內(nèi)外廣泛關(guān)注［２］。??７０年代起，人們開始了?Ｚ箍縮驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變的研宄１３４１。１實(shí)驗(yàn)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(dòng)的聚變的直線型變壓器驅(qū)動(dòng)器（Ｌｉｎｅａｒ?Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ?Ｄｒｉｖｅｒ，?ＬＴＤ）技術(shù)大電流（６０ＭＡ）輸出，驅(qū)動(dòng)金屬絲陣和動(dòng)態(tài)黑腔，實(shí)現(xiàn)氘氚靶圖１．１所示［７］。??

?大功能。相比純聚變方式，對(duì)Ｚ箍縮驅(qū)動(dòng)器的要求較低，易于工程和技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)。整??體技術(shù)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(dòng)Ｚ箍縮絲陣內(nèi)爆，形成高溫黑腔輻射場，進(jìn)??而壓縮氘氚靶達(dá)到聚變條件，實(shí)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(fù)頻率運(yùn)行的Ｚ箍縮驅(qū)動(dòng)器技術(shù)是Ｚ－ＦＦＲ的基礎(chǔ)。??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(dòng)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(shù)和ＬＴＤ??技術(shù)兩種類型。典型的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器有美國圣地亞實(shí)驗(yàn)室的ＳＡＴＵＲＮ、Ｚ和ＺＲ裝置［１１＿１３］，??２??

?大功能。相比純聚變方式，對(duì)Ｚ箍縮驅(qū)動(dòng)器的要求較低，易于工程和技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)。整??體技術(shù)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(dòng)Ｚ箍縮絲陣內(nèi)爆，形成高溫黑腔輻射場，進(jìn)??而壓縮氘氚靶達(dá)到聚變條件，實(shí)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(fù)頻率運(yùn)行的Ｚ箍縮驅(qū)動(dòng)器技術(shù)是Ｚ－ＦＦＲ的基礎(chǔ)。??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(dòng)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(shù)和ＬＴＤ??技術(shù)兩種類型。典型的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器有美國圣地亞實(shí)驗(yàn)室的ＳＡＴＵＲＮ、Ｚ和ＺＲ裝置［１１＿１３］，??２??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2869524