低Z泡沫掺杂中高Z元素颗粒混合材料辐射参数研究

Radiation parameter palys a crucial role in radiation transport in inhomogeneous media which is important in many systems such as inertial confinement fusion and astrophysical systems.In the work, radiation flow through sample manufactured by seeding grains of middle-Z or high-Z particles in a low-Z, low density hydrocarbon foam will be investigated. Experiment will be designed to study the evolution of grain plasmas when heated by radiation and the model based on Levermore-Pomraning eqution will be developed to calculate effective opacity of inhomogeneous mixtures.The effective opacity model will be tested and modified in the transport experiment using gold-doped foam as inhomogeneous media. The work will improve the understanding of radiation transport in inhomogeneous media and promote the development of related research fields.

在惯性约束聚变和天体物理系统中，存在着非均匀混合物的辐射输运问题，其中起决定作用的是辐射参数。本项目以低Z泡沫掺杂中高Z元素颗粒混合材料为研究对象，通过发射光谱实验研究掺杂颗粒等离子状态在输运过程中的演化，在此基础上基于二元随机混合物的Levermore-Pomraning模型建立计算混合物等离子体等效不透明度的方法，并通过掺金泡沫的辐射输运实验探索辐射在非均匀混合物中的输运过程，检验并修正等效不透明度模型。本研究将有助于提高人们对非均匀混合物中的辐射输运规律的认识，推动相关研究领域的发展。

本项目针对惯性约束聚变和天体物理领域中非均匀混合物的辐射输运问题，以低Z泡沫掺杂中高Z元素颗粒混合材料为研究对象，基于二元随机混合物的Levermore-Pomraning模型建立计算混合物等离子体等效不透明度的方法，计算结果表明随着掺杂颗粒粒径增大，混合物等效不透明度减小。蒙特卡洛模拟表明利用LP模型计算出的等效不透明度的精度明显优于原子混合近似。混合材料等离子体光谱实验表明纳米掺杂与微米掺杂模式等离子体状态相近。混合材料辐射输运实验结果显示，微米掺杂模式下输运管中的热波传输更远，输运管末端泄漏的辐射流更大，证实了其不透明度低于纳米掺杂。