通過內爆壓縮創(chuàng)造滿足點火要求的等離子體條件是激光聚變的關鍵,內爆物理是激光聚變研究的主要內容之一。認識和把握內爆動作規(guī)律是實現激光聚變點火不可或缺的基礎。針對內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值模擬研究,獲得了有重要科學意義和應用價值的結果。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狀。特別是,從點火及燃燒物理、減速慣性壓縮動力學、輻射燒蝕驅動物理和脈沖整形熵增控制技術等四個方面著手,討論內爆物理的內涵及存在的問題。在第二章,我們首先討論了靶丸內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過程；結合神光Ⅲ原型激光裝置的具體條件,理論設計了充氣壓分別為10atm和100atm兩種內爆實驗靶型,理論預期在低氣壓靶內爆中形成核反應速率雙峰結構的特性,而在高氣壓靶內爆中形成純沖擊波壓縮核反應出中子和近似純慣性壓縮核反應出中子的特性。通過神光Ⅲ原型低氣壓靶實驗,利用中子產生速率演化曲線測... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數】：160 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

激光聚變不同驅動方式示意圖:(a)直接驅動;(b)間接驅動

??利用Ｘ射線福照裝有氣氣（ＤＴ）熱核燃料的小球（如圖１－ｌｂ），實現聚變點火??并引發(fā)大量的聚變反應，稱為激光間接驅動慣性約束聚變。直接驅動要求足夠多??束的激光束照射禪丸表面Ｗ實現均勻福照。間接驅動要利用黑腔先把激光轉換為??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壁，激光被吸收、原子被電離，內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，間接驅動可Ｗ看?．??成波長很短頻帶很寬的直接驅動。直接驅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??利用激光作為驅動源實現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經發(fā)展成為了一個極具挑戰(zhàn)性、蘊含重大科學突破的研究領域。??Ｉ９６０年激光問化Ｗ后，美閩和前蘇聯就巧始進行激光聚變研究ｉｗｉ。但是，根據??當時的理論計算，如果要實現能量增益（核反應能量與驅動能量的比值）大于１，??要求的激光功率和能量很高，遠遠超出當時的技術和工藝水平，因此未引起人們??的關注。??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動ＤＴ微球內爆實現高壓縮熱核??聚變的技術途徑，并給出激光強度達到ｌ〇ｉ７Ｗ／ｃｍ２條件下ＩｋＪ能量實現點火的數??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]聚變反應時間歷程的雙峰結構測量[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速率雙峰現象[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]激光聚變中的科學計算[J]. 裴文兵,朱少平.  物理. 2009(08)
[9]輻射在填充介質管中輸運的理論[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G輯:物理學、力學、天文學. 2004(05)
[10]高增益間接驅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