在慣性約束核聚變冰層均化實驗階段,觀測到充氣管內(nèi)冰晶無法保持,從而不能堵管,靶丸直接與高溫氘氣源連接,無法繼續(xù)實驗。為解決難以堵管的問題,本文建立了三維冷凍靶系統(tǒng)計算模型,研究了輻射條件下屏蔽罩溫度、封口膜透射率及鋁套筒表面發(fā)射率等因素對冷凍靶靶丸表面及充氣管沿程溫度特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:改變封口膜透射率能有效降低靶丸與充氣管連接處的溫度,在本文討論的邊界條件下,封口膜透射率大于0.025時靶丸與充氣管連接處溫度相對較低,晶核可維持,充氣管能被堵管;而改變屏蔽罩溫度及鋁套筒表面發(fā)射率等做法對靶丸與充氣管連接處的溫度降低作用不明顯,充氣管無法被堵管。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

冷凍靶裝置物理模型

采用ANSYS Fluent 15.0進行模擬計算。定義典型工況如下:屏蔽罩外為300 K常溫環(huán)境,屏蔽罩溫度為30 K,屏蔽罩發(fā)射率為1,屏蔽罩窗口膜透射率為1,罩內(nèi)為真空環(huán)境;上下冷臂溫度為18 K;南北兩極封口膜透射率為0.001;鋁套筒壁面發(fā)射率為0.5,金腔表面發(fā)射率為0.02;氦氣腔內(nèi)氦氣壓力為1 kPa;充氣管及轉(zhuǎn)接管表面發(fā)射率為0.5;靶丸考慮為理想黑體,靶丸內(nèi)及充氣管內(nèi)填充1 kPa氘氣。由于氦氣腔內(nèi)部溫差較小,故采用Boussinesq近似模擬腔內(nèi)氦氣的自然對流;為處理半透明介質(zhì)的透射問題,需采用離散坐標(biāo)法(DO)模擬冷凍靶系統(tǒng)中的輻射工況。計算中所使用的材料物性參數(shù)列于表1。

從圖3b可看出,氦氣腔內(nèi)溫度云圖關(guān)于赤道也基本對稱,溫度最高點出現(xiàn)在南北兩激光入射口,這兩處的熱量來源主要是外界輻射熱,輻射熱量在向腔內(nèi)傳遞的過程中不斷被氦氣等介質(zhì)帶走,因此云圖上腔內(nèi)大部分處于低溫區(qū)域。另外,在氦氣腔溫度云圖中并未發(fā)現(xiàn)充氣管處有明顯溫度變化,說明轉(zhuǎn)接管的熱量被診斷環(huán)、氦氣和金腔有效傳遞至冷臂,沒有大量傳入腔內(nèi)造成局部高溫。從圖3c、d可看出,轉(zhuǎn)接管沿程溫度變化較為劇烈,而充氣管沿程溫度變化較為平緩,說明有較多的熱量通過診斷環(huán)和氦氣等傳遞至冷臂,僅有較少的熱量通過充氣管傳遞至靶丸。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3461423