Z箍缩先驱等离子体抑制及其对内爆过程的影响研究

基本信息
批准号:11475153
项目类别:面上项目
资助金额:94.00
负责人:李正宏
学科分类:
依托单位:中国工程物理研究院核物理与化学研究所
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:叶繁,褚衍运,甯家敏,朱成银,赵学水,吴福源
关键词:
等离子体诊断负载设计惯性约束聚变Z箍缩先驱等离子体
结项摘要

Fast Z-pinch plasmas, which have extremely high energy density, are of great importance in initial confinement fusion and strong pulsed radiation source. The precursor plasma is inevitable in modern wire-array Z-pinch. On one hand, the precursor plasma can burn the target settled in the load center and destroy the structure of the target. On the other hand, existence of precursor plasmas will decrease the mass and energy of the main plasma and lead to the poor performance of the plasma implosion. Surpression of the precursor plasma can improve the effectiveness of the energy accumulation and trasformation of the plasma, which is the base for carry out Z-pinch application. This project will systematically investigate the influence of the load geometry of the formation and development of the precursor plasma, master the method and technology of controlling the precursor plasma, and enable us to design the implosion behavior of the Z-pinch plasma. First, we will investigate the radiation images, radiation power waveform and the current distribution of the precursor plasma while using different loads in small current facility, and obain the relationship between the load parameters and the precursor behavior. And then, based on the above investigation, we can enrich the load-designing method for modulating the precursor plasma, and perform experiments on checking the effectiveness of the precursor modulation and resulted implosion effect in the large current facility. These investigations, proposed in the requisition, can deepen our understanding on Z-pinch physical process and build up the reliability of load design.

快过程Z箍缩等离子体有极高的能量密度,在惯性约束聚变与强脉冲辐射源研究方面有重要价值。由于先驱等离子体存在,一方面会对负载中心填充体产生烧蚀而破坏其结构的完整性,另一方面会降低参与内爆的等离子体的质量与动能而影响整体内爆效果。对先驱等离子体进行合理调控,能改善Z箍缩等离子体能量加载与转化的有效性,是开展Z箍缩应用研究的前提。 本课题将系统研究负载初始构型对先驱等离子体形成与发展过程的影响,掌握通过调整负载初始构型来调制先驱等离子体的方法与技术,进而对Z箍缩等离子体内爆效果进行调控。首先在小装置上研究采用不同参数负载时先驱等离子体发光图像、发光功率波形、电流分流等,建立负载参数与先驱等离子体行为的关联。在此基础上,完善针对先驱等离子体调控的负载设计方法,并在更大装置上验证先驱等离子体调控方法的有效性及其整体内爆效果的影响。通过本课题研究,能深化Z箍缩物理过程的认识,增强负载设计的可靠性。

项目摘要

对先驱等离子体进行合理调控,能改善Z 箍缩等离子体能量加载与转化的有效性,是开展Z 箍缩应用研究的前提。本项目开展了Z箍缩及其先驱等离子体演化过程的理论与实验研究。理论研究方面,建立了一维与二维磁流体程序,分别模拟不同先驱等离子填充下Z箍缩行为差异、丝阵负载下先驱等离子体形成与发展过程。实验研究方面,基于“强光一号”装置,开展了丝阵与带阵负载先驱等离子体形成、先驱电流分流诊断等,探索研究了覆膜丝阵与套筒负载Z箍缩过程;基于“聚龙一号”装置,开展了不同丝根数下单层丝阵、不同内外丝根数比的双层丝阵Z箍缩实验研究,确定了负载构建中丝阵单元的设计方法和参数基准,获得丝阵Z箍缩内爆动力学参数和X光辐射能量时空分布特性的实验结果。通过本项目开展Z箍缩先驱等离子体实验与理论研究,掌握了抑制先驱等离子体的有效技术途径,为将来Z箍缩动态黑腔负载设计甚至Z箍缩驱动惯性约束聚变负载设计提供有力支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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