磁慣性約束聚變(Magneto-inertial fusion,MIF)是介于慣性約束聚變(Inertial confinement fusion,ICF)和磁約束聚變(Magnetic confinement fusion,MCF)的一種“中間”方案。MIF的原理是利用高速運(yùn)動(dòng)的材料壓縮加熱磁化等離子體靶以達(dá)到聚變點(diǎn)火條件,相對(duì)于磁約束聚變而言,其具有較高密度、較短的約束時(shí)間,壓縮加熱為等離子體的加熱方式;相對(duì)慣性約束聚變,其內(nèi)嵌于等離子體靶中的強(qiáng)磁場(chǎng)可以提高Alpha粒子的能量沉積,降低電子的熱傳導(dǎo),等離子體靶的點(diǎn)火參數(shù)較低,磁場(chǎng)的約束效應(yīng)降低了壓縮過(guò)程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求�；诜磮�(chǎng)構(gòu)型(Field-reversed Configuration,FRC)等離子體靶結(jié)構(gòu)的磁慣性約束聚變,也稱(chēng)為磁化靶聚變(Magnetized target fusion,MTF),以大電流磁驅(qū)動(dòng)固體套筒內(nèi)爆壓縮方式實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火。目前,國(guó)際上對(duì)FRC等離子體靶壓縮問(wèn)題的研究主要集中在理論與模擬方面,實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)展緩慢,已經(jīng)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)研究中,只對(duì)磁場(chǎng)壓縮能力進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)估,并沒(méi)真正的加入等離子體靶。本論文,首先...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 論文的選題背景、研究目的和意義
    1.2 本論文主要內(nèi)容
    1.3 本論文研究工作的創(chuàng)新點(diǎn)
    1.4 后續(xù)工作展望
第二章 磁慣性約束聚變國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    2.1 磁慣性約束聚變方案及實(shí)驗(yàn)裝置
        2.1.1 磁化套筒慣性聚變(Magnetized liner inertial fusion,MagLIF)
            2.1.1.1 標(biāo)準(zhǔn)磁化套筒慣性聚變
            2.1.1.2 高增益磁化套筒慣性聚變(High-Gain MagLIF)
            2.1.1.3 MagLIF實(shí)驗(yàn)進(jìn)展
            2.1.1.4 激光驅(qū)動(dòng)MagLIF
        2.1.2 激光驅(qū)動(dòng)內(nèi)爆壓縮磁化靶聚變( M-ICF)
            2.1.2.1 激光驅(qū)動(dòng)壓縮磁化靶聚變?cè)?br>            2.1.2.2 激光驅(qū)動(dòng)壓縮磁化靶聚變實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展
        2.1.3 等離子射流驅(qū)動(dòng)磁化靶聚變
            2.1.3.1 等離子體射流驅(qū)動(dòng)磁化靶聚變
            2.1.3.2 等離子體射流實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展
        2.1.4 液態(tài)套筒壓縮融合靶聚變
            2.1.4.1 液態(tài)套筒壓縮磁化靶聚變概念
            2.1.4.2 液態(tài)套筒壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)展
        2.1.5 MAGO
            2.1.5.1 MAGO方案簡(jiǎn)介
            2.1.5.2 MAGO實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展
        2.1.6 FRC磁化靶聚變
            2.1.6.1 FRC磁化靶聚變方案
            2.1.6.2 FRC靶的形成實(shí)驗(yàn)
            2.1.6.3 FRC磁化靶集成實(shí)驗(yàn)進(jìn)展
    2.2 磁慣性約束聚變理論與模擬程序研究
第三章 磁化靶聚變?cè)砑胺桨?br>    3.1 反場(chǎng)構(gòu)型的形成過(guò)程
        3.1.1 反場(chǎng)構(gòu)型預(yù)電離及磁重聯(lián)
            3.1.1.1 預(yù)電離過(guò)程
            3.1.1.2 端部磁重聯(lián)方式
        3.1.2 反場(chǎng)構(gòu)型的平衡位型
        3.1.3 FRC等離子體磁流體不穩(wěn)定性
            3.1.3.1 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性
            3.1.3.2 傾斜不穩(wěn)定性
    3.2 “熒光-1”實(shí)驗(yàn)裝置
        3.2.1 “熒光-1”裝置分時(shí)放電能源系統(tǒng)
        3.2.2 “熒光-1”實(shí)驗(yàn)裝置診斷技術(shù)
第四章 彈塑性反應(yīng)磁流體力學(xué)程序SSS-MHD拓展
    4.1 FRC等離子體勒軸向壓縮
        4.1.1 FRC等離子體軸向壓縮的形成
        4.1.2 軸向壓縮模型
            4.1.2.1 FRC等離子體分界面長(zhǎng)度
            4.1.2.2 FRC等離子體軸向壓縮速度
    4.2 FRC等離子體物理模型
        4.2.1 基本方程組
            4.2.1.1 固體套筒的磁流體力學(xué)方程
            4.2.1.2 FRC等離子體的磁流體力學(xué)方程
        4.2.2 等離子體MHD方程組的離散格式
    4.3 SSS-MHD等離子體區(qū)關(guān)鍵問(wèn)題處理
        4.3.1 等離子體的初始狀態(tài)
        4.3.2 等離子體物態(tài)方程處理
        4.3.3 等離子體區(qū)與套筒區(qū)的磁場(chǎng)耦合
    4.4 SSS-M HD程序結(jié)構(gòu)和新增物理量
        4.4.1 SSS-MHD程序流程圖
        4.4.2 新增變量
第五章 FRC等離子體靶的平衡狀態(tài)
    5.1 FRC等離子體內(nèi)部磁場(chǎng)測(cè)量
        5.1.1 磁探針陣列設(shè)計(jì)
        5.1.2 磁探針可靠性測(cè)試
        5.1.3 FRC等離子體靶形成過(guò)程中磁場(chǎng)的測(cè)量
        5.1.4 FRC等離子體靶形成模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比
            5.1.4.1 FRC等離子體形成模擬
            5.1.4.2 實(shí)驗(yàn)與模擬對(duì)比
            5.1.4.3 小結(jié)
    5.2 FRC等離子體平衡及數(shù)值模擬
        5.2.1 FRC等離子體平衡物理模型
        5.2.2 FRC-GS代碼及模擬結(jié)果
            5.2.2.1 FRC-GS程序一維模擬結(jié)果
            5.2.2.2 FRC磁場(chǎng)二維分布
            5.2.2.3 總結(jié)與討論
第六章 Alpha粒子的能量沉積問(wèn)題
    6.1 單粒子軌道理論模型
    6.2 數(shù)值模擬結(jié)果
        6.2.1 Alpha粒子的能量沉積率與磁場(chǎng)的依賴(lài)關(guān)系
        6.2.2 Alpha粒子的損失方式轉(zhuǎn)換
        6.2.3 等離子體密度對(duì)能量沉積的影響
        6.2.4 總結(jié)與討論
第七章 固體套筒內(nèi)爆模擬
    7.1 固體套筒電磁內(nèi)爆模擬
        7.1.1 鋁套筒計(jì)算模型的參數(shù)
        7.1.2 固體套筒內(nèi)爆模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
        7.1.3 固體套筒狀態(tài)參量
        7.1.4 磁場(chǎng)和電流密度變化
    7.2 固體套筒內(nèi)爆撞靶模擬
        7.2.1 套筒撞靶過(guò)程
        7.2.2 驅(qū)動(dòng)套筒磁場(chǎng)的沖擊壓縮
        7.2.3 應(yīng)力波的加卸載過(guò)程
    7.3 總結(jié)
第八章 磁化等離子體靶內(nèi)爆壓縮
    8.1 初始參數(shù)設(shè)置及程序標(biāo)定
        8.1.1 等離子體與套筒初始參數(shù)
        8.1.2 固體套筒的內(nèi)爆過(guò)后及磁場(chǎng)的壓縮歷程
    8.2 FRC等離子體靶的內(nèi)爆壓縮模擬
        8.2.1 帶有Alpha粒子自加熱的等離子體壓縮
        8.2.2 Alpha粒子的能量約束
            8.2.2.1 Alpha粒子的能量輸運(yùn)過(guò)程
            8.2.2.2 Alpha粒子能量沉積功率
            8.2.2.3 局域自加熱和非局域自加熱
        8.2.3 FRC等離子體刮離層端部效應(yīng)
        8.2.4 FRC等離子體燃燒
            8.2.4.1 等離子體密度、溫度及能量壓縮過(guò)程
            8.2.4.2 FRC等離子體燃燒過(guò)程
    8.3 壓縮過(guò)程中套筒的狀態(tài)
        8.3.1 套筒狀態(tài)參數(shù)的分布及壓縮歷史
        8.3.2 套筒混合構(gòu)型的電流密度及磁場(chǎng)分布
    8.4 總結(jié)
第九章 總結(jié)與展望
    9.1 本論文的研究結(jié)果
        9.1.1 彈塑性反應(yīng)磁流體力學(xué)程序SSS-MHD計(jì)算功能拓展
        9.1.2 FRC等離子體內(nèi)部磁場(chǎng)的診斷以及平衡構(gòu)型的模擬
        9.1.3 Alpha粒子能量沉積的單粒子理論分析
        9.1.4 磁驅(qū)動(dòng)固體套筒內(nèi)爆模擬
        9.1.5 磁驅(qū)動(dòng)固體套筒內(nèi)爆壓縮FRC等離子體靶
    9.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)
    9.3 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
博士期間論文發(fā)表及學(xué)術(shù)活動(dòng)
致謝



本文編號(hào)：3757773