内爆驱动多级复合套筒磁通量压缩实验技术研究

The experimental technology of magnetic flux compression by explosive implosion driven cascades complex liner is an advanced dynamic loading technology, and would realize a ultrahigh magnetic field of more than 2000 Tesla in a larger volumn and hundreds of GPa isentropic compression in material as well. The technology is now only understood fully by Russian Federal Nuclear Center. Researching on the keypoints of this technology will be carried out in this application, including designing and craft of solenoid, numerical simulation and experiment researching on solenoid implosion dynamic and magnetic diffusion and compression by cascades. Principle setup will be built and the compression, enlarging and isentropic compression will be realized. A new dynamic isentropic compression technology and ultrahigh megagauss magnetic field producing method will be built after the research and will be very meaningful to the compression science of China.

内爆驱动多级复合套筒磁通量压缩实验技术是一种先进的动高压实验技术，能够在较大空间内实现2000Tesla以上的超强磁场，并实现对材料的数百GPa的柱面等熵压缩，对于开展极端条件下材料高压物性研究意义重大，目前该技术只有俄联邦实验物理研究院掌握。本项目将针对该技术中的关键技术开展研究，包括核心元件的设计及加工工艺研究、多层密绕螺线管的内爆动力学数值模拟及实验研究、及多级磁压缩及磁扩散机制研究等。搭建原理性实验装置，实现磁场的压缩、放大及对材料的有效等熵压缩。通过上述研究将建立一种新型的动高压等熵压缩实验技术和超强磁场产生手段，对于我国压缩科学领域相关研究具有重要意义。

多级内爆磁通量压缩技术是一种先进的动高压加载实验技术，能够实现极高的准等熵加载压力及超强磁场，在极端条件凝聚态物理及国防基础研究领域具有广阔的应用前景，但是该技术长期以来只有俄罗斯联邦核武器研究单位——实验物理研究院独家掌握。本项目突破多级内爆磁通量压缩装置关键技术和核心器件的设计及研制工艺，研制的多级内爆磁通量压缩原型CJ-130装置实现了磁通量的有效汇聚和磁场放大，对其中的样品管实现准等熵压缩，准等熵加载压力达到160GPa，对应峰值磁场强度约600T。在此基础上进一步扩展了装置的规模和结构优化，研发了第二代内爆磁通量压缩CJ-150装置，利用磁光测试方法获得峰值磁场强度920T，数据不确定度5%。开发了内爆驱动多级复合套筒磁通量压缩数值模拟程序TriAngels，对二维磁通量压缩过程开展了数值模拟研究，对磁场演化、套筒不稳定性、磁通泄漏进行了有效分析。本项目研究成果填补国内空白，为我国提供了一种新型的动高压加载技术和超强磁场产生手段，随着实验的进一步开展，CJ-150装置能力有望进一步提升，对于我国极端科学及国防基础科学领域相关研究具有重要意义。