“天光一号”激光直接驱动准等熵压缩研究

正准等熵压缩作为一种连续缓慢加载过程,具有低熵增、低温升的特点,在惯性约束聚变、物态方程、地球与天体物理、材料力学等领域具有重要应用。基于"天光一号"激光装置,利用其长脉冲特点,在不经过脉冲整形的情况下直接辐照铝靶进行准等熵压缩实验。     

激光加载下准等熵压缩实验用铝/氟化锂复合双台阶靶的研制

本文提出了一种激光加载下准等熵压缩实验用铝/氟化锂复合双台阶靶的加工技术。采用金刚石车削在1.5 mm厚的氟化锂晶体表面加工两个10 μm高度的台阶,然后利用电子束蒸发在氟化锂台阶面镀厚度为几十μm的高致密纯铝膜,再通过金刚石车削工艺将镀铝面车削成平面,最后在氟化锂晶体另一面蒸镀剩余反射率低于1%的增透膜,最终获得高质量的铝/氟化锂复合双台阶靶。采用NT1100白光干涉仪、电子比重计、电子能谱、X射线衍射仪、扫描电镜等设备对靶参数进行测量,研究各工艺对靶参数的影响。     

1.5～3 μm铝膜辐射热波实验诊断(英文)

以强激光加热腔靶形成强X光辐射烧蚀铝膜介质,用软X光能谱时间高分辨诊断技术观察到辐射热波,测得了质量烧蚀率。实验还观察到了X光辐射驱动的冲击波信号,得到了相应的冲击波压力。     

激光高压状态方程铝铜阻抗匹配靶的理论研究

重点研究了激光驱动冲击波在嵌金层的组合靶中传播规律、金层对超热电子的屏蔽作用和对冲击波的致稳作用。给出了铝铜阻抗匹配靶基底的设计原则。设计了实验用的组合靶及不嵌金层的简单靶。对1989年在“神光”激光器上获取的实验数据进行了理论处理和分析,确认在铜样品中获得了0.8TPa的高压,而且冲击波测量误差≤5％。铝铜阻抗匹配实验取得了成功,得到的铜的高压冲击压缩数据与Nellis等人1988年发表的实验结果(包含地下核爆实验结果)拟合曲线非常接近。     

激光高压状态方程铝铜阻抗匹配靶的理论研究

重点研究了激光驱动冲击波在嵌金层的组合靶中传播规律、金层对超热电子的屏蔽作用和对冲击波的致稳作用。给出了铝铜阻抗匹配靶基底的设计原则。设计了实验用的组合靶及不嵌金层的简单靶。对1989年在“神光”激光器上获取的实验数据进行了理论处理和分析,确认在铜样品中获得了0.8TPa的高压,而且冲击波测量误差≤5％。铝铜阻抗匹配实验取得了成功,得到的铜的高压冲击压缩数据与Nellis等人1988年发表的实验结果(包含地下核爆实验结果)拟合曲线非常接近。     

激光驱动冲击压缩下金属Al的高压声速研究

为研究Al材料的高压动态响应特性,采用激光驱动冲击压缩加载法和加窗VISAR法,开展了金属Al样品的高压声速研究,并完成了相关靶物理过程模拟与小尺度靶结构参数设计。实验获得了冲击加载与追赶稀疏物理过程图像,靶样品的纵波声速与理论预估结果相符。     

等熵稀疏靶的制备及靶参数精密测量

本工作研究等熵稀疏靶的制备工艺和靶参数的测量方法.采用精密激光加工工艺将Al、Au、Ag、Cu、Zn等高纯金属薄膜切割成百微米量级宽度的窄条,再结合精密微装配技术获得应用于状态方程实验所需的等熵稀疏靶.运用白光干涉仪对等熵稀疏靶进行参数精密测量.将等熵稀疏靶运用到"神光Ⅱ"上进行实验打靶,并获得优质的实验图像.     

1.5～3 μm 铝膜辐射热波实验诊断(英文)

以强激光加热腔靶形成强 X 光辐射烧蚀铝膜介质,用软 X 光能谱时间高分辨诊断技术观察到辐射热波,测得了质量烧蚀率。实验还观察到了 X 光辐射驱动的冲击波信号,得到了相应的冲击波压力。     

无窗散裂靶自由界面流动水力特性研究

自由界面形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶研究的重要内容。本文通过水模拟实验,结合360°全尺度模拟计算,验证了自由界面的特征主要受入口速度和出口压力控制,得到了自由界面长度随入口速度增大而二次递减、随出口压力增大而线性递减的结论。对流场的结构和特征进行了研究,说明了漩涡区域对自由界面流动的影响。采用VOF界面追踪方法、大涡湍流模型(LES)以及PISO算法进行瞬态模拟计算,计算得到的自由界面流动和流场结果均与实验结果符合较好,表明计算模型和方法可用于液态重金属靶的流体力学计算。     

激光平面靶耦合中的非平衡辐射研究

研究了激光辐照平面Au靶所产生的等离子体状态及X光的谱特性。结果表明,激光辐照Au靶所产生的X光具有明显的非平衡特征;原子模型对X光的细致谱结构有明显影响。三温模型(假设辐射是平衡谱)给出的等离子体状态、激光吸收效率及激光-X光转换效率与非平衡多群辐射输运模型的计算结果基本一致,这表明三温模型在研究等离子体状态及能量分配等方面是适用的。     

高功率KrF准分子激光束平滑的研究

在ICF和X光激光产生实验中,要求将入射潦恍变成某种特定空间分布的光束,对靶进行辐照,而且对辐照均匀性有相当高的要求。激光直接驱动ICF是将激光直接辐照在球形DT靶丸上,使燃料达到高温,烧蚀后外喷,由等离子体的反冲作用聚心压缩,内爆点火。激光器直接产生的激光具有很好的相干性和光强分布不均匀性,容易引起内爆过程中流体动力学的不稳定性而破坏靶的球对称。这种不稳定性可能使靶壁和燃料物质混合,而不能达到聚变点火所要求的温度和密度。另外,在激光与物质相互作用的基础物理研究中,如物质的状态方程的研究,也需要入射激光束具有均匀的光强分布,因此,需对激光来进行平滑处理,使其具有很均匀的光强分布和空间非相干性。     

Reaction Kinetic Study on N, N-ethyl（hydroxyethyl）hydroxylamine With Pu（Ⅳ） and the Applications in the Separation of Pu From U

Hyades是一套一维三温流体力学数值模拟程序，流体力学运动是其核心的物理内涵，而热能的传输、辐射沉降等都被视为一个“源”项，同流体力学相关联，主要用它来模拟计算激光飞片撞靶过程中冲击波的物理状态。     

辐射条件下球腔冷冻靶温度场分布数值研究

惯性约束聚变冷冻靶系统中，为成功实现靶丸点火，冰层厚度均匀性需达到99%，表面粗糙度的均方根要小于1 μm。控制靶丸表面最大温差小于0.1 mK能满足以上点火要求。为研究辐射对惯性约束聚变间接驱动靶丸的温度场影响，建立了三维对称球腔冷冻靶系统的计算模型。考虑球腔内部激光入射口封口膜吸收率以及外部辐射温度对球腔内部温度场分布的影响，利用FLUENT软件对球腔冷冻靶温度场进行了数值模拟计算。研究表明：球腔由于自身具有的球对称几何结构，其内部的温度场分布更加均匀；受外界辐射影响，有窗侧靶丸表面温度较无窗侧温度高；辐射温度越高，靶丸表面的绝对温度越高，虽然靶丸表面的温差变化基本可忽略，但要防止由于外界辐射温度过高而导致的DT冰层均匀性恶化，应选用多层屏蔽罩结构降低辐射的影响；激光入射口封口膜吸收率大于0.2时，靶丸表面温差显著增大。     

低Z材料辐射烧蚀与能量传输研究

在星光装置上,对0.35μm波长激光辐照金箔靶产生的X光辐射进行了研究。通过选择辐照激光参数,从金箔背侧获得了干净的强X光辐射源。以金箔背侧X光辐射作为辐射烧蚀源,系统地研究了低Z的C_8H_8,C_(10)H_(16)O_5和C_8H_8发泡样品的辐     

散射激光对内爆过程影响的初步研究

在间接驱动内爆实验环境下,腔壁的散射激光会部分地照射到靶球上,对靶球的压缩过程有影响。通过一维和二维数值模拟研究,给出散射激光对内爆靶球压缩过程特征物理量的影响,进一步分析了影响的主要因素,估计了影响的严重程度。     

不同黑腔的X光辐射和散射光特性实验研究

在神光Ⅱ三倍频实验中，设计了多种半腔靶构型，研究不同黑腔构型的X光辐射和散射光特性。采用多种探测设备对多角度辐射温度、软X光谱、M带角分布、X光总量、超热电子、散射光、漏激光和受激拉曼散射（SRS）等物理量进行了综合测量，并比较了不同靶型的相关物理量。     

9 高功率KrF激光性能改进及束靶作用研究进展

采用光束平滑技术和像传递技术，优化建立了“天光一号”装置的6束MOPA系统，激光放大器的输出能量提高到200J，在靶上获得好的激光辐照均匀性，6束激光聚焦到靶的不均匀度达2%，接近美国海军实验室NIKE装置的水平；首次实现6束激光同时打靶，在功率密度2TW／cm^2的条件下，采用飞片增压技术在飞片靶中产生超过200万大气压的冲击波，采用可见光条纹相机测量到冲击波信号，验证了天光装置开展状态方程实验研究的可行性。     

“神光Ⅲ原型”装置首轮实验中子产额诊断

利用激光辐射驱动充D-D燃料的内爆靶丸,完成了"神光Ⅲ原型"大型激光装置首轮出中子实验。通过塑料闪烁探测器测到了辐射驱动内爆中子产额。中子产额107~108,测量不确定度~10%。     

薄膜锗靶等离子体参量诊断的实验研究

描述了对双脉冲辐照薄膜锗靶形成的等离子体参量诊断的实验研究。使用平晶谱仪和时间分辨X射线晶体谱仪诊断等离子体参量,给出了等离子体的电子密度、电子温度及其时间演变过程。实验结果表明:双脉冲打靶比单脉冲打靶电子温度有较大幅度提高。诊断结果为双脉冲驱动薄膜靶高增益X射线激光实验选择最佳的实验条件提供了实验依据。     

薄膜锗靶等离子体参量诊断的实验研究

描述了对双脉冲辐照薄膜锗靶形成的等离子体参量诊断的实验研究。使用平晶谱仪和时间分辨 X 射线晶体谱仪诊断等离子体参量,给出了等离子体的电子密度、电子温度及其时间演变过程。实验结果表明:双脉冲打靶比单脉冲打靶电子温度有较大幅度提高。诊断结果为双脉冲驱动薄膜靶高增益 X 射线激光实验选择最佳的实验条件提供了实验依据。