通過內(nèi)爆壓縮創(chuàng)造滿足點火要求的等離子體條件是激光聚變的關(guān)鍵,內(nèi)爆物理是激光聚變研究的主要內(nèi)容之一。認識和把握內(nèi)爆動作規(guī)律是實現(xiàn)激光聚變點火不可或缺的基礎(chǔ)。針對內(nèi)爆物理中的若干重要問題,本博士論文進行了理論分析和數(shù)值模擬研究,獲得了有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價值的結(jié)果。在第一章,我們介紹了激光聚變的基本過程與涉及的主要物理問題,回顧了激光聚變研究的歷史和研究現(xiàn)狀。特別是,從點火及燃燒物理、減速慣性壓縮動力學(xué)、輻射燒蝕驅(qū)動物理和脈沖整形熵增控制技術(shù)等四個方面著手,討論內(nèi)爆物理的內(nèi)涵及存在的問題。在第二章,我們首先討論了靶丸內(nèi)爆過程中存在的沖擊波壓縮和慣性壓縮兩個階段的特征。根據(jù)沖擊波壓縮和慣性壓縮強度的特點,提出利用靶丸殼層厚度的改變來調(diào)節(jié)沖擊波壓縮和慣性壓縮的相對強弱,使得兩種壓縮過程形成相對獨立的核反應(yīng)過程；結(jié)合神光Ⅲ原型激光裝置的具體條件,理論設(shè)計了充氣壓分別為10atm和100atm兩種內(nèi)爆實驗靶型,理論預(yù)期在低氣壓靶內(nèi)爆中形成核反應(yīng)速率雙峰結(jié)構(gòu)的特性,而在高氣壓靶內(nèi)爆中形成純沖擊波壓縮核反應(yīng)出中子和近似純慣性壓縮核反應(yīng)出中子的特性。通過神光Ⅲ原型低氣壓靶實驗,利用中子產(chǎn)生速率演化曲線測... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

激光聚變不同驅(qū)動方式示意圖:(a)直接驅(qū)動;(b)間接驅(qū)動

??利用Ｘ射線福照裝有氣氣（ＤＴ）熱核燃料的小球（如圖１－ｌｂ），實現(xiàn)聚變點火??并引發(fā)大量的聚變反應(yīng)，稱為激光間接驅(qū)動慣性約束聚變。直接驅(qū)動要求足夠多??束的激光束照射禪丸表面Ｗ實現(xiàn)均勻福照。間接驅(qū)動要利用黑腔先把激光轉(zhuǎn)換為??軟Ｘ光福射。黑腔是一個腔壁為高Ｚ材料（通常采用Ａｕ或Ｕ等）的金屬腔，??目前多為圓柱形（也可能采用球或楠圓形等），腔的兩端各有一個激光入射孔（其??他形狀黑腔的激光入射孔位置可能不同），靴丸放置于黑腔中也，激光通過入射??孔進入黑腔福照到黑腔內(nèi)壁，激光被吸收、原子被電離，內(nèi)壁材料成為等離子體、??發(fā)射Ｘ光射線，Ｘ光射線輸運作用于靴丸。從某種角度來說，間接驅(qū)動可Ｗ看?．??成波長很短頻帶很寬的直接驅(qū)動。直接驅(qū)動的能量利用效率較高，但是對光束的??強度分布均勻性要求很高

同能量條件下實現(xiàn)提升熱斑壓力的效果。??一外源??圖１－２不同點火方式示意圖：（ａ仲也點火；（ｂ）快點火??１．２激光聚變的發(fā)展簡介??１．２．１國際激光慣性約束聚變研究發(fā)展??利用激光作為驅(qū)動源實現(xiàn)熱核聚變這一概念始于激光器誕生之初。時至今??円，激光聚變ｔｉｉ經(jīng)發(fā)展成為了一個極具挑戰(zhàn)性、蘊含重大科學(xué)突破的研究領(lǐng)域。??Ｉ９６０年激光問化Ｗ后，美閩和前蘇聯(lián)就巧始進行激光聚變研究ｉｗｉ。但是，根據(jù)??當(dāng)時的理論計算，如果要實現(xiàn)能量增益（核反應(yīng)能量與驅(qū)動能量的比值）大于１，??要求的激光功率和能量很高，遠遠超出當(dāng)時的技術(shù)和工藝水平，因此未引起人們??的關(guān)注。??１９７２年，美國利弗莫爾國家實驗室（ＬＬＮＬ）的Ｊ．吐Ｎｕｃｋｏｌｌｓ等人在自然雜??志上發(fā)表文章Ｗ，系統(tǒng)研究了利用激光器直接驅(qū)動ＤＴ微球內(nèi)爆實現(xiàn)高壓縮熱核??聚變的技術(shù)途徑，并給出激光強度達到ｌ〇ｉ７Ｗ／ｃｍ２條件下ＩｋＪ能量實現(xiàn)點火的數(shù)??３??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于純沖擊波聚心的準一維氘氘內(nèi)爆物理實驗[J]. 晏驥,鄭建華,張興,葛峰駿,康洞國,袁永騰,陳黎,宋仔峰,蔣煒,余波,陳伯倫,蒲昱東,黃天晅.  強激光與粒子束. 2015(08)
[2]激光聚變沖擊波點火的熱斑形成機制[J]. 康洞國,鄭無敵,王敏,裴文兵,朱少平.  強激光與粒子束. 2015(03)
[3]激光間接驅(qū)動慣性約束聚變二維總體程序——LARED集成程序[J]. 宋鵬,翟傳磊,李雙貴,勇珩,齊進,杭旭登,楊容,成娟,曾清紅,胡曉燕,王帥,施意,鄭無敵,古培俊,鄒士陽,李欣,趙益清,張樺森,張愛清,安恒斌,李敬宏,裴文兵,朱少平.  強激光與粒子束. 2015(03)
[4]聚變反應(yīng)時間歷程的雙峰結(jié)構(gòu)測量[J]. 王峰,彭曉世,康洞國,谷建法,劉慎業(yè),劉永剛,徐濤,陳銘,梅雨.  強激光與粒子束. 2013(03)
[5]輻射驅(qū)動中心點火靶丸的輻射源整形[J]. 康洞國,李蒙,高耀明.  強激光與粒子束. 2013(01)
[6]激光聚變氣體靶核反應(yīng)速率雙峰現(xiàn)象[J]. 康洞國,高耀明,黃天暄,王峰,彭曉世,陳家斌,鄭無敵,江少恩,丁永坤.  強激光與粒子束. 2012(09)
[7]激光核聚變的發(fā)展(邀請論文)[J]. 林尊琪.  中國激光. 2010(09)
[8]激光聚變中的科學(xué)計算[J]. 裴文兵,朱少平.  物理. 2009(08)
[9]輻射在填充介質(zhì)管中輸運的理論[J]. 許琰,賴東顯,李雙貴,馮庭桂,藍可,李敬宏,裴文兵,常鐵強.  中國科學(xué)G輯:物理學(xué)、力學(xué)、天文學(xué). 2004(05)
[10]高增益間接驅(qū)動慣性約束聚變物理過程[J]. 常鐵強,賀賢土,于敏.  強激光與粒子束. 1989(03)



本文編號：3242949