Z箍缩驱动混合堆包层瞬态传热特性

Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆（Z-FFR）以较长周期（10 s）脉冲式运行,为实现3000 MW的热功率输出,单个脉冲需要产生的能量较大,包层和第一壁在强热冲击下的瞬态传热和温度特性是决定Z-FFR技术可行性的关键问题之一。通过理论计算,分析了在连续脉冲作用下包层和第一壁温度随时间的变化规律。同时以输出恒定的电功率为目标,提出了展平系统输出功率的简便方法,并分析了出口冷却剂温度的波动特性。结果表明材料最高温度均在安全限值内,第一壁表面瞬时高温层厚度约为0.5 mm,系统输出功率波动幅度在-2.84%~+2.05%范围内。     

反冲质子磁分析技术用于氘氚中子能谱测量研究

介绍了一种基于反冲质子法和磁分析技术的氘氚聚变诊断方法, 适用于稳态及脉冲条件下的等离子体温度、燃料密度和中子产额的精确诊断. 设计了小型的原理性装置, 磁分析器使用高性能钕铁硼二极永磁铁, 焦平面上使用CR-39固体径迹探测器或PIN探测器测量质子位置分布. 使用²³⁹Pu α 源对磁分析器进行了实验标定, 建立了配套的模拟程序. 利用蒙特卡罗方法模拟分析了装置整体性能, 并在K-400加速器上进行了中子实验研究.     

外粒子源注入下气体放电过程的模拟研究

利用Geant4程序建立外源注入式、低气压气体开关物理模型,通过模拟计算电子增益与极板间电场强度、电子增益与极板间隙距离的函数关系验证了模型的正确性。计算了气体种类、气体压强对电子增益的影响,分析得到形成自持放电所需最小入射电子数,计算结果表明：在相同的气压及电场条件下,氮气的电子增益远大于氦气,这与氦气的高电离能性质相吻合; 随气压增大,电子增益呈非线性增长; 为实现自持放电,外源注入电子数面密度为1×10⁵~2×10⁵ /cm²。     

成像板伽马图像测量研究

研究了成像板辐射图像测量的基本原理及其物理机制,并将其应用于伽马图像测量。建立了MS,SR和TR三种类型成像板数值模拟模型,分别使用MCNPX程序和基于Geant4开发的NPE程序计算了三种成像板对不同能量伽马射线的能量沉积,计算结果表明:SR和MS成像板比TR成像板能量沉积在低能部分大3~5倍,高能部分大7~9倍。实验测量了MS成像板灵敏度随铜膜厚度的变化关系,测量结果与理论计算结果有较好的一致性。理论与实验结果表明：成像板伽马图像测量的空间分辨力优于50 m。     

负载等离子体扰动对Z箍缩动态黑腔辐射温度的影响

通过二维辐射流体力学模拟研究了Z箍缩动态黑腔负载等离子体撞击泡沫柱的动力学过程,探索了带扰动负载等离子体形状对黑腔内辐射温度的影响。结果表明,带有扰动的负载等离子体撞击泡沫后会产生Rayleigh-Taylor(RT)流体不稳定性,导致动态黑腔内的辐射在负载等离子体光薄区域发生漏失,使黑腔内辐射温度降低;负载等离子体扰动振幅越大、波长越大,辐射漏失越严重,同等动能加载条件下黑腔内辐射温度也越低。     

一种用于DT聚变诊断的新型中子谱仪的设计

介绍了一种基于反冲质子法和磁分析技术的新型DT聚变中子谱仪, 能够以高信噪比对9—17MeV的中子能谱进行精确测量, 适用于稳态及脉冲条件下的等离子体温度（T_i）和燃料面密度（<ρR）的诊断, 对14 MeV的初级DT中子具有约4%的能量分辨率和约10-8的探测效率。谱仪的磁分析系统使用高性能钕铁硼二极永磁铁建造, 焦平面上使用CR-39固体径迹探测器测量反冲质子的位置分布。使用239Pu α源对磁分析系统进行了实验研究,并建立了配套的粒子输运模拟程序。 结合实验和程序模拟结果,使用蒙特卡罗软件模拟分析了谱仪整体性能。 谱仪结构紧凑、性能良好且适用于稳态及脉冲辐射场,可望在未来的聚变研究中得到有效应用。 Design of a novel spectrometer for measurements of neutrons in the energy range 9—17 MeV has been proposed. Based on proton recoil method and magnetic analyzing technigue, the spectrometer can be used to determine DT fuel areal density(<ρR) and ion temperature under steady state and pulsed radiation field. The detection efficiency is about 10-8 for measuring 14 MeV neutrons with an energy resolution of about 4%. A neodymium iron boron permanent dipole was used for the magnetic analyzing system and CR-39 track detectors were used in the focal plane. The system has been tested with 239Pu α suorce and a corresponding particle transport simulation program has been worked out. Performance of the spectrometer was investigated with Monte Carlo simulation, experiment data and the transport simulation. Due to its good performance, compact structure,and availability for both steady state and pulsed radiation field, the spectrometer can be effectively used for fusion research in the future.     

Characteristics of the magnetic analysis system for a compact MPR-type spectrometer

The magnetic proton recoil（MPR）spectrometer is a novel diagnostic instrument with high perfor-mance for measurements of neutron spectra in inertial confinement fusion（ICF）experiments and high power fusion devices.A compact MPR-type spectrometer dedicated to the research of pulsed deuterium-tritium（DT）neutron spectroscopy of special experimental conditions is currently under design.Analyses of the main parameters and performance of the magnetic analysis system through 3-D particle transport calculations and MonteCarlo simulations and calibration of the system performance as a test using CR-39 solid track detector and α particle from 239pu and 226Ra radioactive sources are presented in this paper.The results indicate that the magnetic analysis system will achieve a detection efficiency level of 10-5-10-4 at an energy resolution of 1.5%-2.1%,and fulfills the design goals of the spectrometer.     

磁质子反冲谱仪磁分析系统的设计

磁质子反冲谱仪(MPR)是测量惯性约束聚变(ICF)实验和高功率聚变装置中子能谱的一种新型高性能诊断仪器,磁分析系统是其核心部分。通过2维束流输运和3维粒子输运模拟完成了紧凑型MPR谱仪磁分析系统的设计,对系统参数及系统性能进行了分析,分别根据能量分辨力、探测效率和计数率优先原则提出3种系统设计方案。结果表明:磁分析系统在1.5%~3.0%的能量分辨力范围达到10-5~10-4量级的探测效率,结构紧凑,符合MPR谱仪的设计目标。     

Z箍缩驱动混合堆第一壁热-力学瞬态响应分析

利用ANSYS程序对Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆(Z-FFR)第一壁在瞬态热流加载下的热-力学响应进行了模拟计算,分析了第一壁温度、应力随时间和深度的分布。结果表明,周期性脉冲加载不会导致第一壁产生温度累积效应,第一壁温度峰值409 ℃,出现在钨层表面,钨层最大应力140 MPa,锆合金基底最大应力33 MPa。