在核聚變與等離子體物理領(lǐng)域,離子束在等離子體中的能量沉積與輸運(yùn)過(guò)程是“重離子束驅(qū)動(dòng)高能量密度物質(zhì)”、“熱核聚變反應(yīng)堆能量輸運(yùn)”、“聚變自持燃燒中的氦離子加熱”以及“慣性約束聚變中離子束快點(diǎn)火”等前沿研究中最關(guān)鍵的物理問(wèn)題之一。目前在低能區(qū)離子束與等離子體相互作用的實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少,不同理論與模擬數(shù)據(jù)之間可能有30%甚至量級(jí)上的差距,這些理論及模擬模型亟需高精度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和完善。本文介紹了在中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所320 k V綜合實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)上開(kāi)展的低能離子束與等離子體相互作用實(shí)驗(yàn),分析了100 ke V質(zhì)子束與400 ke V氦離子束穿過(guò)等離子體后的能量損失以及相對(duì)等量氣體的阻止本領(lǐng)增強(qiáng)效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中所用的等離子體靶通過(guò)氣體放電方式產(chǎn)生,使用羅氏線(xiàn)圈測(cè)量瞬時(shí)放電電流,激光干涉方法診斷等離子體狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)中放電電壓為3-5 k V,初始?xì)鈮簽?-8 mbar,產(chǎn)生的等離子體靶自由電子密度可達(dá)10¹6 cm^-3,電子溫度約為1-2 e V,分別在不同延遲時(shí)間下測(cè)量了質(zhì)子和He²⁺離子的能量損失。研究發(fā)現(xiàn)離子束的能損和等離子體... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同入射離子能量損失的實(shí)驗(yàn)值與理論值的比較

圖1.2 Kr離子在氫等離子體靶和氫氣體靶中阻止本領(lǐng)實(shí)驗(yàn)值和理論值的比較目前對(duì)于離子與等離子體的相互作用研究主要集中在能損及電荷態(tài)效應(yīng)兩面，雖然該研究已持續(xù)了幾十年，但對(duì)于低能入射離子束或高密度等離子體存在許多問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較匱乏，與現(xiàn)有理論模型的預(yù)測(cè)也存在較大的差相關(guān)機(jī)制仍需進(jìn)一步深入研究，還有許多工作要做。研究意義1 在慣性約束聚變中的應(yīng)用在慣性約束聚變(Inertial Confinement Fusion，ICF)中，靶丸由氘(D)氚(T)燃料摩爾混合制成，驅(qū)動(dòng)束直接[10]或間接加熱靶丸引起聚變[11-12]。一種典型的驅(qū)是高能激光束，可以使靶達(dá)到非常高的溫度和密度。在 ICF 的框架內(nèi)，研究

以更短的皮秒激光束觸發(fā)強(qiáng)流超短離子束加熱第一階段壓縮得到的稠密靶達(dá)到點(diǎn)火，目前最流行的是質(zhì)子束快點(diǎn)火，強(qiáng)流質(zhì)子束在靶丸內(nèi)部[13]或緊鄰靶的外部[14-15]用激光加速，如圖 1.4 所示。除了質(zhì)子，也可以使用碳離子[16-17]或重的離子[18]。另一個(gè)動(dòng)機(jī)更為重要，因?yàn)樵谒行问降木圩冎卸即嬖?α 粒子對(duì)圍燃料的加熱過(guò)程。在熱稠密的 DT 燃料中，當(dāng)熱核反應(yīng)被觸發(fā)的時(shí)候，α 粒子通過(guò)下列反應(yīng)產(chǎn)生：2 3 41 1 2H H He (3.5 MeV ) n (14.1M eV)產(chǎn)生的 α 粒子充當(dāng)驅(qū)動(dòng)束加熱周?chē)^冷較稀的等離子體介質(zhì)，使得自持燃燒得進(jìn)行，α 粒子的加熱效率直接決定了聚變的能量產(chǎn)出[19-21]。不管是重離子束聚變，離子束驅(qū)動(dòng)的快點(diǎn)火還是 α-heating，深入理解離子束在等離子體中的能量沉積機(jī)制對(duì)于建立模型和控制整個(gè)聚變過(guò)程都是至關(guān)重要的。


本文編號(hào)：3124556