我国激光惯性约束聚变实验研究进展

介绍国内自2000年以来的激光惯性聚变（inertial confrnementfusion,ICF）实验研究进展,主要内容为神光Ⅱ激光装置上的实验,也对刚建成不久的神光III原型装置上的实验作简要介绍。在神光Ⅱ激光装置上开展了多项的物理实验研究,进行了系列综合和分解实验,获得的主要实验技术指标为：黑腔峰值辐射温度超过二百万度;辐射驱动DT聚变中子产额达10^8和辐射驱动压缩DD燃料密度超过10倍液氘密度;辐射不透明的样品温度接近100eV。在神光Ⅱ装置上得到这些结果表明国内在惯性约束聚变研究方面取得了显著的进步。随着神光Ⅲ原型装置建造的完成,2007年在该装置上进行了首轮物理实验,开展了黑腔物理和辐射内爆物理实验,首轮实验的成功说明神光Ⅲ原型装置已具备实验能力。     

间接驱动惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性

间接驱动惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)中,激光能量除了通过逆轫致机制被吸收和传输,还会激发各种参量不稳定性(受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)、受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)、双等离子体衰变(Two-Plasmon Decay,TPD)等),大幅降低激光-靶丸耦合效率并破坏辐射场对称性.因此,激光等离子体不稳定性是实现聚变点火的最大风险之一,研究、理解和抑制以SBS和SRS为主的激光等离子体不稳定性一直在激光聚变研究中占有重要地位.本文从激光(L)、等离子体(P)和不稳定性机制(Ⅰ)这三个方面介绍了激光间接驱动ICF框架下理解和抑制激光等离子体不稳定性(Laser Plasma Instability,LPI)的研究进展和机遇.     

星光Ⅱ三倍频束匀滑激光辐照金盘靶的实验与分析

在星光Ⅱ激光装置上(0.35 μm, 0.6 ns, 20~80 J), 利用聚焦和束匀滑均匀照明辐照金盘靶, 研究在这两种打靶方式下的激光吸收、散射和X光转换等. 结果表明, 在正入射条件下, 聚焦打靶时吸收约为90%, 散射约为10%; 光束经过束匀滑之后, 吸收提高了5%~10%, 散射约为1%. 与聚焦打靶相比, 均匀辐照金盘靶有效地提高了吸收, 大幅度降低散射, 由于激光强度的降低, 还增大了X光转换, 这些对惯性约束聚变是十分有利的. 但是星光Ⅱ上的束匀滑打靶的X光转换机制基本不变, 在相同的激光功率密度下, 束匀滑与聚焦下的X光转换效率基本相同.     

我国激光间接驱动黑腔物理实验研究进展

本文介绍了近年来我国在激光间接驱动惯性约束聚变中黑腔物理实验研究的进展.我们在神光系列激光装置上开展了一系列黑腔物理分解实验和黑腔辐射场综合实验,从多个方面研究了黑腔内部等离子体状态和辐射场特性.为了提升精密化实验能力,对黑腔物理实验主要诊断设备进行了不断优化改进、精密标定和一致性考核,并对激光能量平衡和光斑稳定性的影响做了分析研究,针对神光Ⅲ原型装置从物理设计、诊断、制靶、驱动器等多方面不断优化完善,建立了黑腔能量学精密物理实验能力,获得了一套具有较高置信度的自洽的黑腔能量学实验数据,同时初步探索研究了六孔球腔、三轴柱腔、贫铀腔、泡沫金腔等新型黑腔的辐射场特性.最后介绍了2017年刚完成的黑腔Au泡膨胀特性和激光注入孔(Laser Entrance Hole,LEH)堵孔特性的实验研究.这些实验获得了多个可重复、可理解、互相自洽的实验数据,使我们对黑腔能量学和辐射场分布的影响因素和规律有了更深入的认识.     

神光装置上X射线时空诊断技术概况与展望

在激光惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)实验研究中,对X射线的产生和演化过程的诊断和对物理实验参量调控以及模拟程序的校验起着至关重要的作用.针对激光聚变产生的X射线在时间、空间和能谱方面的特点,结合当前物理实验对诊断技术的特殊要求,分别研发了以时间分辨、空间分辨和谱分辨为优势的X射线成像诊断设备.随着我国ICF实验研究的不断深入,国内X射线成像诊断设备的诊断能力得到了大幅度提升,某些自主提出的新概念诊断设备的技术性能甚至优于国外同类型诊断设备.