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张维岩 叶文华 吴俊峰 缪文勇 范征锋 王立锋 谷建法 戴振生 曹柱荣 徐小文 袁永腾 康洞国 李永升 郁晓瑾 刘长礼 薛创 郑无敌 王敏 裴文兵 朱少平 江少恩 刘慎业 丁永坤 贺贤土 《中国科学:物理学 力学 天文学》2014,(1):1-23
激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)内爆过程多层靶球各个界面发生的流体力学不稳定性是影响聚变点火成功的关键因素.为深入了解内爆过程这样不稳定性的发生、发展和它对聚变点火的影响,研制成了研究内爆多介质辐射流体力学过程的高精度二维(局部三维)大型LARED-S程序,并在长期研究实践中不断发展和改善.该程序模拟结果与不稳定性线性和弱非线性解析结果,以及非线性激波管实验结果都很好符合.应用这一程序,进行了大量数值模拟研究,结合理论模型分析,获得了大量流体力学不稳定性发展和演化的重要结果和物理规律认识.获得了具有不同密度、速度、磁场分布的Rayleigh-Taylor(RT)和Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性的线性增长率,以及它们在不可压缩条件下的弱非线性发展的解析解,表明了两者在不同Froude数、密度过渡层厚度、速度剪切层下的竞争关系;通过数值模拟,发现弱预热条件下烧蚀RT不稳定性二次谐波非线性发展导致不稳定增长尖钉(Spike)断裂的重要过程;数值模拟进一步揭露了强预热条件下,烧蚀RT不稳定性非线性发展导致不稳定增长尖钉出现射流状结构,气泡发生加速;还发现强烈的电子热传导使初始单模扰动的KH不稳定性大大削弱,然而却可能使两模扰动非线性发展增大混合尺度.在神光II激光装置上开展了一系列烧蚀RT不稳定性实验.平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响.实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像.通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据.模拟结果与实验结果相符合.神光II激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算.在上述理论和实验认识基础上,进行了ICF聚变点火靶物理研究.主要研究靶丸内外表面单球谐模扰动、辐射不对称性、内爆热斑界面不稳定性、黑腔辐射M带以及氘氚(DT)主燃料低阶模面密度不均匀性等物理过程对ICF内爆流体不稳定性的影响.对于ICF间接驱动初始烧蚀层外表面和DT冰内表面的单模粗糙度扰动和辐射驱动不对称性扰动,获得了不稳定性增长规律,提高了热斑界面扰动增长对点火影响和黑腔M带X射线能谱对内爆稳定性影响的物理认识.模拟研究表明DT主燃料面密度不均匀严重影响内爆动能转换为燃料内能的效率和内爆惯性约束时间.研究结果不仅对研究ICF内爆点火有重要参考价值,而且对发生在天体和自然界中流体不稳定性的物理本质理解会有帮助. 相似文献
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本文根据美国、日、英、法、俄、德等国关于惯性约束聚变(ICF)的报导和对ICF中稳定性重要意义的认识,对流体动力学不稳定性有关的一些主要问题做了分析与评述。归纳并论述了减小不稳定性等不良影响的对策。对今后应开展的研究工作也提出了初步看法。 相似文献
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杨冬 李志超 李三伟 郝亮 李欣 郭亮 邹士阳 蒋小华 彭晓世 徐涛 理玉龙 郑春阳 蔡洪波 刘占军 郑坚 龚韬 王哲斌 黎航 况龙钰 李琦 王峰 刘慎业 杨家敏 江少恩 张保汉 丁永坤 《中国科学:物理学 力学 天文学》2018,(6)
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. 相似文献
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本文研究了激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性激发的抑制效应.通过改变激光参数和等离子体参数,利用一维粒子模拟验证了当激光带宽远大于线性增长率时,带宽对受激拉曼散射的线性增长阶段具有明显的抑制作用.模拟研究同时表明通过选择适当的调频参数和降低受激拉曼散射的线性增长率可以使带宽的抑制效应更明显.但是激光带宽并没有使受激拉曼散射完全消失,其抑制作用主要体现在延长不稳定性线性增长的时间. 相似文献
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各种式样的针孔板以及狭缝片是惯性约束聚变(ICF)以及高能量密度物理(HEDP)实验研究中诊断设备的重要构成部分。从实验诊断中所需求的多种结构类型的针孔板/狭缝片出发,针对激光微加工加工参数进行了细致的性能研究优化了针孔板参数指标,同时针对狭缝片加工创新地提出了"三段式"新型加工工艺,提升了狭缝片参数指标。最终,针对孔径在12~15μm的4X4针孔阵列板其孔径一致性从40%提升到20%,缝宽20μm的狭缝片其平整性从±5μm提升到±2μm,解决了100×100超大型针孔阵列出现的针孔形状不规则问题,显著地提升了实验诊断所用的针孔板/狭缝片的性能。 相似文献
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简要介绍了快Z?箍缩的基本概念;综述了快Z?箍缩等离子体研究及其作为高能密度物理与惯性约束聚变(ICF),尤其作为低成本聚变能源研究的最新进展;探讨了快Z?箍缩驱动ICF作为聚变能源可能遇到的技术问题及应用前景。 相似文献
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我国激光惯性约束聚变实验研究进展 总被引:6,自引:0,他引:6
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。 相似文献
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基于对惯性约束聚变等离子体特征发射光谱及其辐射线形的规律研究,分析了中国工程物理研究院最近几年的惯性约束聚变内爆实验测量结果,初步得到了一些发次对应的等离子体温度和密度状态,并且能够简单地判断靶丸内的掺杂物质氩与内壁涂的硫是否发生了混合.此外,发现一些发次的光谱来源于金腔壁的高温高密度等离子体区域,分析后推测这可能是由于多路激光打在金腔壁后,光斑区之间喷射的等离子体互相挤压产生的,即类似“十字架”的结构. 相似文献
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为了获取CCD激光焊接的精确定位并减小CCD噪声对激光加工件测量的影响,通过改变积分项及其范围,提出一种激光束宽的自适应方法来确定被焊接工件的轨迹。同时,充分利用图像传感器技术和计算机对CCD图像处理的功能,对待激光焊接的加工件缝隙进行数据采集和分析,进行激光焊接补偿器的设计,达到了对已知设定的激光焊接轨迹进行补偿。通过实验设计和物理模拟仿真实验,该方法能够精确地确定激光焊接的加工件积分范围,并可以有效地修正实际焊接轨迹,进而提高激光焊接的精度和质量,结果表明了该方法的可行性。 相似文献
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波导管均匀光束能量分布是一种经济实用、方便可行的方法,在激光LIGA(德文缩写:深度X射线光刻、电铸成模、微塑铸)、激光微成型等新兴领域有着重要的应用,然而关于波导管均匀准分子、固体激光光斑能量分布的理论研究还没有成熟可靠的方法.本文提出了一种基于经典光线传播的均匀光斑能量的简单模型,探讨了一维高斯光束经矩形波导管后的能量分布均匀性问题,得到了波导管均匀光斑能量的表达式,阐明了经矩形波导管后光斑横截面能量分布与透镜、波导管尺寸以及输出截面的关系,为实验中波导管的加工、实验设计提供了理论依据和指导. 相似文献
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针对激光毁伤低慢小目标问题,建立了1.06 μm激光斜程照射低慢小目标的模型。通过对该模型的仿真计算,得到了不同大气能见度条件下,激光透过率与目标天顶角和目标高度的关系曲线,及不同初始天顶角条件下,归一化功率密度与时间的关系曲线。分析了大气能见度,照射天顶角及目标飞行高度对目标表面归一化功率密度的影响,确定了激光防御低慢小运动目标过程中,激光照射的最佳条件,当照射初始天顶角θ0=arctanvT/2h时,可以使得在照射时间内,照射到目标表面的能量最大。 相似文献
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用JG-2型脉冲激光机,对ZG45钢进行表面熔凝处理,熔凝区可以得到极细 的马氏体组织,其硬度可达到 HV800以上。对激光熔凝处理过程的热分析表明:熔 区表面的升温和冷却速度极快,均在105数量级以上。一般情况下,ZG45钢的临界 淬火速度约为5000℃/s.热分析的计算结果与试验听得金相组织相符。 相似文献
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激光作为一种新型破岩技术,在用于岩石隧道开挖技术的研究中已经取得了较大进展.本文在总结国内外激光破岩技术研究进展的基础之上,结合现有激光光束的特点,提出了适用于大断面脆性硬岩隧道的激光-喷水破岩方法,并通过数值模拟进一步分析了这种方法的破岩效果.该方法解决了激光光点小而隧道工程开挖断面大的矛盾,具有很强的实用性. 相似文献
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利用线性近似方法推导了具有色量子噪声和色抽运噪声的单模激光饱和损失模型的光强关联函数和功率谱,分析讨论了光强关联函数随时间的演化及功率谱随频率的变化,发现白关联噪声只能使功率谱出现单峰,而在一定条件下,光强关联函数出现极大值. 相似文献
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高分辨率、非直接接触的激光束诱导电流谱表征手段成功用于表征HgCdTe光伏型红外探测器单元,获得了HgCdTe光伏型器件单元的几何结构信息,为HgCdTe器件的优化设计提供参考依据. 相似文献
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运用激光束在加工表面上的散射原理,通过对国内外现有测量方法及测量仪器的研究分析,提出了利用激光散射原理测量表面粗糙度的方法,这种方法作为表面粗糙度的在线测量具有很好的应用前景. 相似文献
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探索了新激光驻波势中两分量波色-爱因斯坦凝聚(BEC)的非定态精确解,并对原子相互作用强度α12≠α11≠α22和α12=α11=α22=α这2种情况都作了讨论.发现对于原子相互作用强度α12≠α11≠α22,这2个分量的波函数是相似的,且2个分量在单个空间周期的粒子数要满足一定关系,而对于α12=α11=α22=α,这2个分量的波函数可能不同,且粒子数间没有限制关系. 相似文献