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热梯度法制备D-T三元混合燃料低温冷冻靶的数学模型

在激光惯性约束核聚变技术中,利用低温冷冻靶丸来装填需要的聚变燃料。在低温下,聚变燃料的一部分冷凝成液体,附在靶丸小球的内壁。为了在激光打靶时,燃料能够均匀地被压缩,要求液态燃料在靶丸内,形成均匀的液体层。但是,由于重力的影响,液态燃料在靶丸内的分布,呈现出上薄下厚的状态。温度梯度法,能够克服重力的影响,在靶丸内形成均匀的液体燃料层。本课题对这种方法进行了研究。内容涉及了靶丸的充填、数学模型的建立、实验设备的设计。其中,建立的数学模型,描述了靶丸的工作温度和需要的温度梯度之间的关系。本文分析了靶丸的材料特性,对靶丸内外压差的制约关系; 充填温度对靶丸渗透率的影响; 以及,在工作温度下,燃料液体层的厚度和充填温度、充填压力之间的对应关系。为了分析靶丸工作温度,和形成均匀液体燃料层,需要的温度梯度之间的关系,通过分析了悬浮在液态燃料中的气泡,与靶丸小球同心时的受力情况,给出了一个自洽的数学模型。利用这个数学模型,估算了需要的外部温度梯  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

《制冷学报》2020年02期
制冷学报

靶丸材料及氘氚冰层分布对冷冻靶温度场的影响

冷冻靶靶丸氘氚(DT)内冰层均匀性直接影响到惯性约束聚变(ICF)点火成功率,衡量冰层均匀性的重要指标为靶丸表面温度均匀性。本文利用CFD软件对球腔内的温度场与速度场变化进行模拟,包括恒定冷臂温度下的稳态工况和非稳态降温过程,研究...  (本文共7页) 阅读全文>>

《低温工程》2016年06期
低温工程

靶丸装配位置偏差对靶丸表面温度均匀性的影响

为了研究靶丸装配对惯性约束核聚变间接驱动靶系统中靶丸表面温度场的影响,建立了三维冷冻靶系统数值计算模型,利用CFD软件的传热和Boussinesq模型分析了系统的传热规律,...  (本文共7页) 阅读全文>>

《物理学报》2017年10期
物理学报

基于光束参量优化实现直接驱动靶丸均匀辐照

在直接驱动惯性约束聚变中,实现靶丸均匀辐照对靶丸压缩特性至关重要,通常要求靶丸表面辐照不均匀度小于1%.现有很多优化高功率激光装置均匀辐照性能的光束排布方案,但受到实际入射光束参量的限制,系统均匀辐照性能难以实现最优化.由于初始辐照不均匀度对靶丸对称压缩特性至关重要,为进一步提高靶丸初始辐照的均匀性,并增加系统对打靶过程中由于靶丸直径变...  (本文共12页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

移相衍射干涉法微球型靶丸全表面形貌检测技术研究

微小球体是微光学、微机械等领域中最常见的元器件形态之一,其表面微观形貌对于其多方面应用特性有着重要的影响。例如,直径介于几百微米至几毫米的微球型靶丸是惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)实验的核心部件之一。靶丸表面任何微小缺陷都有可能引发不对称压缩,导致实验效率降低,甚至打靶失败的严重后果。传统的球面检测手段,如用轮廓仪、圆度仪、原子力显微镜进行检测,存在着检测效率低、容易划伤工件表面、孤立缺陷容易遗漏等问题。光学干涉测量法具有非接触、采样密度高、效率高、精度高等优点,是较为理想的表面形貌检测方法。但目前仅有美国和法国的相关科研机构开展了靶丸表面形貌光学方法检测的研究工作,分别采用移相衍射干涉和数字全息显微的技术路线,实现了靶丸全表面的无遗漏检测。而我国目前仍沿用着原子力显微镜旋转扫描的传统检测方法。本文主要针对基于移相衍射干涉测量原理的靶丸全表面形貌检测方法及关键技术进行研究,主要研究...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州大学
兰州大学

离子束改性法提升玻璃靶丸充氩性能与玻璃微观结构的模拟

目前,惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)是颇受人们关注的一种受控核聚变。在惯性约束聚变的实验中,将玻璃微球靶丸作为燃料载体。使得靶丸中的聚变燃料气体发生反应便是实验的关键。然而,在向玻璃靶丸中充入氘-氚燃料气体之外,还需要向靶丸中充入氩气作为诊断气体,观察实验中的各种性质。而如何有效的向玻璃靶丸中充入原子尺寸较大的氩气变成了该工程的难题。在不损坏玻璃靶丸宏观物理性能如表面粗糙度、球形度等的前提下,离子束辐照改性法便成为了一种行之有效的方法。通过载能离子束辐照玻璃靶丸,使得在玻璃靶丸的壁上形成损伤,从而形成更多的供氩气扩散的微通道,从而提高氩气的扩散概率。为了研究不同离子种类、离子能量辐照玻璃靶丸而提升氩气的扩散效果,本工作采用2.6 MeV的氩离子、5.0 MeV的氪离子,以及多能量(5.8 MeV+2.5MeV+1 MeV)的氪离子辐照玻璃靶丸,随后在不同的温度和压力下对辐照后的玻璃...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>