强激光与粒子束
2020, 32(9): 092004
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
基于新建成的神光Ⅲ主机装置开展了首次激光间接驱动内爆集成实验。国内首次采用多环脉冲整形激光注入黑腔产生X光辐射驱动内爆,通过优化激光打靶参数控制驱动不对称性,演示了以惯性压缩为主、收缩比约15倍的DT靶丸内爆实验能力, 实现了准一维的高静产额(YOC)和高中子产额的物理指标;其中,真空黑腔DT靶丸最高中子产额为1.9×1012,YOC达到60%;充气黑腔DT靶丸最高中子产额为2.4×1012,YOC大约70%。该实验为未来开展多台阶整形辐射驱动、更高倍数收缩比的高压缩内爆综合实验、验证点火靶物理设计和关键调控措施有效性奠定了基础。
激光间接驱动 集成实验 惯性压缩 中子产额 laser indirect-driven integrated experiment inertial compression neutron yield 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28080101
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
激光等离子体相互作用(LPI)是制约在美国国家点火装置(NIF)上实现间接驱动惯性约束聚变的关键问题之一。LPI的激发不仅依赖于激光束功率密度与光束品质, 还强烈依赖于光束所经过的等离子体状态。模拟显示, 内环激光通道上靠近腔壁的He等离子体是受激拉曼散射(SRS)产生的主要区域。通过改变黑腔设计参数(包括构型、尺寸和填充物材料等)可以一定程度优化特定区域的等离子体状态, 进而抑制LPI的产生。据此, 提出了使用大黑腔高激光能量和改变填充气体组分两条控制SRS增长的技术路线。线性分析表明, 两条技术路线效果明显, 可分别将SRS峰值增益降低70%与63%。
间接驱动惯性约束聚变 激光等离子体相互作用 等离子体定标关系 点火黑腔设计 inertial confinement fusion laser and plasma interaction plasma scaling ignition hohlraum design 强激光与粒子束
2015, 27(5): 052001
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
通过理论分析和LARED多群辐射输运模拟研究了激光间接驱动聚变中黑腔辐射温度的角分布特点。研究发现, 黑腔辐射温度角分布主要决定于光斑区与非光斑区的对比度、视野中光斑区的面积比例, 以及体发射的份额。激光二维光环排布下黑腔辐射温度角分布与二维LARED模拟结果非常一致。研究还发现, 二维的LARED模拟能够有效地用于研究神光Ⅲ原型黑腔实验中三维光斑排布下的辐射温度角分布。通过缩小FXRD测量面积能够有效地提高黑腔辐射温度随角度的变化, 从而降低辐射流测量误差对辐射温度角分布的影响。
间接驱动聚变 黑腔 辐射温度 indirect-drive fusion hohlraum radiation temperature LARED LARED 强激光与粒子束
2015, 27(3): 032011
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
介绍了辐射流体力学程序LARED集成程序的物理背景、模型方程、数值方法和数值算例。该程序主要应用于激光间接驱动惯性约束聚变的二维整体模拟, 兼顾激光直接驱动、辐射驱动靶丸内爆过程和流体不稳定性等物理过程的数值模拟。通过与实验数据、一维辐射流体力学程序进行比对, 验证了程序的可靠性。该程序实现了多群输运建模下NIF点火靶的全过程数值模拟, 并已应用于惯性约束聚变的物理研究。
激光惯性约束聚变 LARED集成程序 黑腔 内爆 点火靶 inertial confined fusion LARED-Integration code hohlraum implosion ignition target 强激光与粒子束
2015, 27(3): 032007
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
间接驱动激光聚变过程中, 黑腔内物质处于非局域热动平衡(non-LTE)状态, 而且辐射传输具有非平衡、各向异性等特点。为了精确描述黑腔辐射场的演化及其与物质的相互作用, 最新研制的激光聚变二维总体LARED集成程序, 基于non-LTE的多群辐射输运建模, 首次实现了激光黑腔靶实验的全过程数值模拟。数值结果表明, 辐射输运计算较好地反映了黑腔辐射场均匀性变化, 腔壁光斑区与非光斑区X光发射强度比与实验测量值接近, 靶丸压缩形状与实验图像定性一致。
非局域热动平衡 多群辐射输运计算 LARED集成程序 黑腔靶 辐照不均匀性 non-LTE multi-group radiative transfer calculation LARED-integration code laser-target hohlraum radiative illumination ununiformity 强激光与粒子束
2014, 26(8): 082002
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
神光Ⅱ装置上靶丸压缩实验中, 黑腔长度的变化会影响靶丸赤道和两极受到的辐照强度, 从而导致燃料区被压缩成不同的形状。介绍了辐射多群扩散建模下的辐射流体力学方程组及其数值方法。采用最近研制的二维总体LARED集成程序, 对神光Ⅱ不同长度黑腔靶丸压缩变形实验进行了整体数值模拟。结果表明辐射多群扩散建模可以反映腔内辐照均匀性变化情况, 靶丸压缩形状与神光Ⅱ实验定性一致。
间接驱动惯性约束聚变 辐照不均匀性 辐射多群扩散近似 辐射流体力学 LARED集成程序 indirect-drive inertial confinement fusion radiation asymmetry radiation multi-group diffusion approximation radiation hydrodynamics LARED-integration code
任意拉格朗日欧拉方法被认为是解决2维流体力学大变形数值模拟的有效途径之一.以激光黑腔靶耦合问题为背景,结合质量流的物理意义,提出了一种二阶守恒物理量重映的算法,并利用1维激光靶耦合程序对方法及其可行性进行了考察,结合物理问题调整网格,用较少的网格得到了与较多网格拉氏计算同样的结果.为算法在2维LARED-H程序中的应用奠定了基础.
任意拉格朗日欧拉方法 守恒重映 激光靶耦合问题