喷气负载研制及其Z箍缩等离子体实验研究

论文摘要

利用Z箍缩等离子体辐射产生的软X射线驱动靶丸内爆压缩氘氚燃料是实现惯性约束聚变(ICF)的一种重要途径,目前它已经成为世界上的一个研究热点。 本论文重点对软X射线和等离子体诊断技术及其辐射特性进行了研究。主要工作包括两个部分:(1) 研制了一套Z箍缩喷气负载系统,并进行了性能测试实验及数值模拟;(2) 采用X光纳秒分幅相机、X光功率谱仪、PIN二极管阵列、X光积分针孔相机、变相管扫描相机、X射线多通道谱仪、激光差分剪切干涉仪等诊断技术在“阳”加速器上开展了喷气Z箍缩实验,测量了等离子体辐射产生软X射线能量、功率,等离子体运动过程图像。这两部分研究工作属国家自然科学基金资助课题(10035030)内容之一。 通过论文研究工作,得到了如下结论: (1) 研制的Z箍缩喷气负载系统实验结果表明:系统运行稳定、重复性好。利用流场程序对喷气负载质量线密度和气流位形进行了模拟表明:喷气负载线质量密度约13μg/cm~2,气流位形与Z箍缩实验中获得的早期等离子体图像吻合。 (2) 在喷气Z箍缩实验中,获得了能量约500J/cm、功率大于12GW,半高宽约20ns的软X射线脉冲和内爆等离子体各阶段运动发展过程的X光图像。研究表明:初始气体的空间分布极大的影响喷气Z箍缩过程。喷气负载初始击穿不均匀,导致初期负载电流主要从等离子体壳层中几个主要的通道非均匀的通过;气流“喇叭”状

论文目录

• 1 引言
• 1.1 Z箍缩等离子体研究意义
• 1.2 Z箍缩等离子体国内外研究现状
• 1.3 喷气 Z箍缩等离子体研究的主要内容
• 1.3.1 Z箍缩等离子体初始条件的研究
• 1.3.2 Z箍缩等离子体运动过程的研究
• 1.3.3 Z箍缩等离子体不稳定性的研究
• 1.3.4 Z箍缩等离子体发射 X射线的研究
• 1.4 论文的主要工作
• 2 Z箍缩喷气负载系统研制
• 2.1 快速电磁阀的研制
• 2.2 超音速喷嘴的研制
• 2.3 实验结果及分析
• 2.4 数值模拟结果及分析
• 2.5 本章小结
• 3 喷气 Z箍缩实验装置及诊断方法
• 3.1 喷气 Z-Pinch装置工作概况
• 3.2 喷气 Z箍缩诊断方法
• 3.2.1 辐射功率谱仪
• 3.2.2 X光纳秒分幅相机
• 3.2.3 X光针孔相机
• 3.2.4 多通道 X射线谱仪
• 3.2.5 PIN二极管阵列探测器
• 3.2.6 等离子体激光差分干涉系统
• 3.2.7 内爆扫描高速摄影技术
• 3.3 本章小结
• 4 喷气 Z箍缩实验结果与分析
• 4.1 喷气 Z箍缩时延的确定
• 4.2 喷气 Z箍缩软 X射线脉冲测量结果
• 4.3 喷气 Z箍缩等离子体演变过程研究
• 4.3.1 双型面喷嘴1Z箍缩实验结果分析
• 4.3.2 内单型面喷嘴 Z箍缩实验结果分析
• 4.3.3 双型面喷嘴2Z箍缩实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者在校期间发表的论文
• 声明
• 致谢