Rod-pinch二极管箍缩特性的数值模拟

采用UNIPIC程序模拟Rod-pinch二极管(RPD)的工作过程,重点研究阳极等离子体和二极管结构参数对电子束箍缩的影响。模拟结果表明,在不考虑阳极离子流作用情况下,RPD无法在较低电压下(2MV)实现箍缩;当阳极离子流达到一定值后,进一步增加阳极表面发射离子流密度对二极管总电流和阳极杆尖端电流密度影响很小;阴极不同表面发射电子束的箍缩效果不同,各表面同时发射电子时,后表面发射的电子束箍缩效果最好,其次是中间表面,前表面最差;增大阴极厚度不能显著缩短电子束实现箍缩的时间。给出了阳极杆伸出阴极平面距离和阴阳极半径比等参数的选取范围,对模拟计算与实验结果间的偏差作出了解释。     

反场箍缩中密度起伏和电子输运的控制

在麦迪逊对称环反场箍缩上进行的一项最新研究已经表明，通过改善电流密度分布可以达到对密度起伏的控制。密度起伏的大部分功率与芯部共振电阻剪切模直接相关。我们报道了在辐射电流驱动实验中，在整个等离子体截面上这些密度起伏减少了大约一个数量级，而电子约束增加了8倍。     

1 MV杆箍缩二极管辐射特性实验研究

依据现有的实验室驱动源能力建立杆箍缩二极管（RPD）粒子模拟计算模型,获得了工作电压为1 MV的RPD电参数特性及电子、离子时空分布特性,并设计了RPD实验装置。在1 MV驱动源平台上开展了实验研究,实验中采用B dot、D dot、热释光剂量片和SiPin二极管测试了RPD电流、电压、辐射剂量和光脉冲信号,分析了RPD电参数及X射线辐射特性。结果表明,阳极采用1.5 mm钨时,1 MV电压下1 m处辐射剂量约1 R,并得出剂量与电压Ud、电流Id的关系式D(R=1 m)=120U1.55d∫Iddt;二极管阻抗范围为26.4~36.7 Ω,空间电荷限制阶段平均阻抗下降率大于2 Ω/ns,磁绝缘阶段平均阻抗下降率小于0.5 Ω/ns;光脉冲宽度较电压脉冲宽度约缩短20%~30%,与电压、电流的关系为∝IdU1.55 d。实验测试的剂量和光脉冲信号结果与拟合计算式计算结果符合较好。     

漂移热流与托卡马克等离子体径向箍缩

考虑到俘获粒子的极向分布不均匀性,在研究可能的等效外场引起的径向输运时,本文分析了漂移热流的影响。由于磁场的不均匀性,漂移热流可使磁面上离子平衡温度不再为常量,从而导致沿磁力线方向静电场的出现。当考虑到俘获粒子效应时,这种沿磁力线电场引起的粒子径向箍缩是一种新经典类型的箍缩机制。在反磁剪切引起的势垒处,由于温度梯度特别大,这一箍缩效应极为强烈,这有助于解释此处输运好于新经典输运的原因。     

百千安电流下的单丝Z箍缩实验研究

为更深层次理解Z箍缩基本物理过程,认识单丝早期演化对丝阵后续内爆过程产生的影响,基于百千安直线脉冲变压器（FLTD）平台开展了不同材料（钨丝、镀膜钨丝和铝丝）单丝Z箍缩实验研究,实验获得了单丝演化过程的双分幅激光阴影和干涉图像。实验发现：初始直径相同（15 μm）的条件下,铝丝核的膨胀速度比钨丝核的快,在电流开始一段时间内,铝丝核沿轴向呈均匀膨胀,而钨丝核因电极效应沿轴向膨胀不均;镀膜钨丝（15 μm W+2 μm Polyimide）核的膨胀速度远大于钨丝核的,甚至高于铝丝核的,同时镀膜还降低了消融等离子体不稳定性的发展速度。     

Z箍缩X射线源辐射场理论分析

利用Z箍缩等离子体辐射源产生X射线可开展脉冲X射线辐照材料动力学响应及热力学效应研究,而试验面处的辐射功率密度是热力学效应研究中最关心的参数。本文针对Z箍缩产生的软X射线辐射功率密度场分布,以理论分析和数值模拟为手段,将Z箍缩软X射线辐射源分别等效为线光源和朗伯辐射光源,获得了2种等效情况下X射线辐射功率密度场的分布。分析表明,在线光源等效情况下,远场分布为球面分布,符合距离平方反比关系,而近场则近似圆柱面分布,符合距离反比关系;在朗伯辐射光源等效情况下,远场分布为球面余弦调制分布,而近场分布近似圆柱面分布。等效模型分析结果均表明：对于长度为2 cm的Z箍缩软X射线辐射体,当试验样品放置位置距离Z箍缩光源大于5 cm后,试验面处的辐射功率密度即可视为远场情况,符合距离平方反比关系。     

Z-箍缩X射线辐射功率闪烁探测系统

研制的Z-箍缩X射线辐射功率探测系统，利用闪烁体与X射线作用产生的荧光，在X射线入射45°方向进行探测。系统具有平坦能量响应、大动态范围和抗干扰能力强的特点。在Z-箍缩“强光1号”装置上，对X射线辐射功率进行测量，获得了W丝阵负载最大X射线辐射产额为36-58kJ，辐射功率为0-84TW。     

KTX反场箍缩装置纵场线圈结构设计与电磁分析

KTX反场箍缩装置的主要参数介于RFX装置与MST装置之间。反场箍缩的外加纵场需跟随等离子体电流的演化而变化,同时由于RFP中的磁面对于外部特别是等离子体边界处的径向磁场较敏感,所以需外部线圈的磁场更加精细,这对于线圈的磁场分布、误差场以及波纹度等的设计提出了更高的要求。根据KTX物理目标参数要求,提出矩形和楔形截面纵场磁体线圈设计方案,借助有限元软件和程序分析了其电磁场空间分布和结构受力大小。结果表明,6.4°楔形截面方案相比矩形截面方案在控制误差场方面更具有可行性。     

Z箍缩强X射线源金属丝阵列负载

惯性约束聚变(ICF)运用强的能量介质轰击聚变燃料而实现聚变点火,具有明显的军事应用背景。作为ICF研究途径之一,Z箍缩装置在近年的实验中产生的X射线辐射的功率P_(x-ray)和能量E_(x-ray)均取得了突破性进展,得到了国际社会的广泛关注。1997年在美国Sandia国家实     

Wire-array Z箍缩工程与实验介绍

近年来,Z箍缩采用金属丝阵列作为负载用以产生超强X射线并已取得了令人鼓舞的成果。采用惯性约束聚变方式,这要的X射线可以点燃聚变燃料。采用这种方法获得的X射线在其他领域也有广泛的应用前景并已在国外装置上开展了相关的应用研究实验。金属丝阵列由20～300根柱状对称的金属丝组成,阵列长度为1～2cm,半径为8～20cm。金属丝采用W,     

用于Ｚ箍缩的双层喷气负载设计

双层喷气负载作为减小瑞利-泰勒不稳定性的重要手段,在Z箍缩实验中得到广泛应用。本文主要阐述双层喷气负载的机械设计,包括整体结构以及密封、同步等。分析了影响内外气室气密性的主要因素及弹簧参数的选取。对由线圈、铁芯及拉杆组成的拉阀系统进行了验算。结果表明,在所选参数下,系统完全满足实验要求。最终在“强光一号”加速器上进行了结构验证性实验,获得了满意的效果。     

金属丝阵列Z箍缩装置中R-T不稳定性初步研究

近年来,对金属丝阵列Z箍缩的研究引起了Z箍缩物理界的极大兴趣。在这种位形中,能产生高密度和高温度的等离子体,甚至可能达到聚变条件。然而,等离子体内爆(Implosion)却受到R-T不稳定性的严重影响,因为等离子体受到无质量流体磁场的加速。Z箍缩内爆的效率主要取决于内爆的对称性和均匀性。但是,各种增加负载轴向和极向对称性的尝试用于减弱Reighlay-Taylor(R-T)不稳定性,只     

用于Z箍缩诊断装置的快阀研制

Z箍缩实验滞止后期负载产生的微小碎片及其他飞溅物质会污染Z箍缩诊断系统内的光学器件,本文研制了一种基于电磁感应原理的快阀,其可用于遮断微小碎片及其他飞溅物质。根据能量守恒和电路方程,计算了快阀的运动速度、遮断时间及线圈放电电流等参数,并利用实验测量获得快阀运动速度为19 m/s,遮断时刻时间抖动为85 μs,实验测量与计算结果较为吻合。     

有限Beta极小势能反场箍缩位形

本文给出有限β值极小势能反场箍缩(RFP)位形。Suydam条件和充分稳定判据也都检验了这个位形。数值结果指出,当β增加时,反场出现临界值增加,并且弛豫状态的螺旋态临界值也随着增加。Suydam和Robinson判据的稳定阈都随着β增加而扩大。β≠0的REP位形理论与当代反场实验结果一致。     

有限Beta极小势能反场箍缩位形

本文给出有限β值极小势能反场箍缩(RFP)位形。Suydam条件和充分稳定判据也都检验了这个位形。数值结果指出,当β增加时,反场出现临界值增加,并且弛豫状态的螺旋态临界值也随着增加。Suydam和Robinson判据的稳定阈都随着β增加而扩大。β≠0的RFP位形理论与当代反场实验结果一致。     

RFX中主动控制非轴对称螺旋形变的电磁系统

介绍了在反场箍缩中利用旋转磁场进行电阻撕裂模控制的实验,简要评述了撕裂模的特性后,又描述了为防止它们产生负面效应所采取的措施,这些措施包括旋转磁场的产生,它能够改变m=0,n=1撕裂模的动态,在环向场线圈中,将交流电分量叠加在环流上产生了旋转磁场,为此,适当改造了环向场回路,在某些条件下,在等离子体柱的螺旋形变上,旋转磁场产生了一个曳矩,由相锁m=1模产生,因此,形变或者位于所选择的环形位置,或者置于边疆的环形旋转中。     

箍缩反射离子二极管产生的强流脉冲离子束特性

通过对离子束流密度分布的测量和对被离子束轰击的铜箔不同半径处表面微观形貌的分析,研究了200kV箍缩反射离子二极管产生的离子束特性。结果表明：轴线上离子束流密度最大。     

环向非对称ICRF波情形下的波感应粒子箍缩的证据

在联合欧洲环（ＪＥＴ）的近轴高功率环向非对称ＩＣＲＲ（离子回旋频率范围）加热的实验中,首次观察到了射频（ｒｆ）波感应捕获离子的粒子箍缩。当波的方向在相反的环向时,放电中探测到了明显的差异。特别是发现快离子驱动的阿尔芬本征模活性、锯齿行为和质子分布函数受到强烈的影响。大量的放电分析表明,所观测到的差异与理论预言的ＩＣＲＦ感应粒子箍缩是一致的。