强激光与粒子束
2022, 34(9): 095004
强激光与粒子束
2022, 34(9): 094001
强激光与粒子束
2022, 34(7): 075012
西北核技术研究院 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,西安 710024
介绍了西北核技术研究院研制的4 MV脉冲X射线闪光照相装置(“剑光二号”)系统组成和实验结果。装置基于感应电压叠加器(IVA)驱动阳极杆箍缩二极管(RPD)技术,主要由前级脉冲功率源、感应电压叠加器和RPD等组成。前级脉冲功率源由两台3.2 MV低电感Marx发生器和四路同轴水介质线组成。每台Marx同时给两路脉冲形成线(特征阻抗6 Ω、电气长度30 ns)充电,充电峰值时间约370 ns。每路水介质线采用两级脉冲压缩,为感应腔馈入约1 MV/160 kA/60 ns电脉冲。电触发SF6气体开关、自击穿水开关分别用作主同步开关和脉冲陡化开关。感应电压叠加器采用四级1.5 MV感应腔串联,每级感应腔采用单点馈入结构。次级采用真空绝缘传输线实现电压叠加和功率传输,特征阻抗由30 Ω线性增大至120 Ω。采用4 MV电压下综合性能较优的RPD来产生强脉冲X射线。装置目前达到技术指标:输出电压4.3 MV、脉冲前沿(10%~90%) 21 ns、半高宽约70 ns、二极管电流85 kA,X射线半高宽约55 ns,整机延时(从Marx触发器输出到X射线产生)约749 ns,标准偏差约7 ns。当RPD阳极采用直径2 mm钨针时,正前方1 m处剂量约15.5 rad(LiF),正向焦斑约1.4 mm。
X射线照相 感应电压叠加器 阳极杆箍缩二极管 感应腔 脉冲形成线 flash X-ray radiography induction voltage adders rod pinch diode induction cavity pulse forming lines 强激光与粒子束
2020, 32(2): 025013
1 西北核技术研究所, 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
针对25 μm 2605TCA非晶涂层、25 μm 2605SA1非晶夹膜和50 μm DG6硅钢夹膜三种材料和工艺磁芯,对比研究了不同激磁条件下的磁化特性。结果表明:改变磁芯激磁条件,磁通密度变化量(ΔB)几乎不变,DG6硅钢夹膜磁芯和2605TCA非晶涂层磁芯ΔB均为3.1 T,2605SA1非晶夹膜磁芯ΔB仅为2.4 T;不同激磁条件下,相对磁导率变化较为明显,三种磁芯相对磁导率均随激磁特征参数的增加而迅速减小,当激磁特征参数由67 V/(cm2·ns)增加至129 V/(cm2·ns)时,2605SA1非晶夹膜磁芯最大相对磁导率由1800减小至1200,2605TCA非晶涂层磁芯最大相对磁导率由1100减小至400,相同激磁特征参数下2605TCA非晶涂层磁芯相对磁导率小于2605SA1非晶夹膜磁芯相对磁导率;DG6硅钢夹膜磁芯在快脉冲条件下磁化性能较差,最大相对磁导率仅为130。
快放电直线型变压器 非晶磁芯 快脉冲 磁化特性 激磁电压陡度 相对磁导率 fast linear transformer driver magnetic core fast pulse magnetizing property voltage gradient relative permeability 强激光与粒子束
2018, 30(7): 075001
西北核技术研究所 强脉冲辐射模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
提出一种多级串联共用腔体新结构快脉冲直线变压器驱动源(FLTD),每级采用一个不包围磁芯支路和角向传输线实现单级感应腔同步触发,引入一路外触发脉冲实现共用外腔体的多级串联FLTD按理想感应电压叠加器(IVA)时序触发。三级串联共用腔体FLTD和常规三级串联FLTD的等效电路和三维电磁模型初步计算结果表明,新结构FLTD与常规结构FLTD具有相同的输出性能。采用新结构可大幅降低Z 箍缩ICF/IFE FLTD驱动源的触发与充电要求,具有重要工程应用价值。
Z箍缩ICF/IFE FLTD驱动源 大规模开关同步触发 角向传输线 感应腔 IVA触发时序 Z-pinch ICF/IFE fast linear transformer driver large-scale gas switches in synchronization azimuthal line cavities IVA triggering sequences 强激光与粒子束
2017, 29(2): 025001
西北核技术研究所,强辐射脉冲环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
基于600 kV触发管型SF6气体开关,设计了三种具有典型电场分布的电极结构,计算分析了各个场分布特点,在-600 kV/400 ns脉冲电压下对不同电极结构进行了击穿特性实验,分析了场分布对开关击穿特性的影响.实验结果表明:三种结构中平头形电极触发击穿模式与其欠压比相关,触发抖动较小;球头形电极自击穿电压抖动最小,能够稳定工作于长时间触发击穿模式;锥头形电极击穿模式较不稳定,可能与其两个间隙击穿特性较相近有关.
触发管 气体开关 电极结构 击穿特性 trigatron gas switch electrode structures breakdown characteristics 强激光与粒子束
2015, 27(6): 065004
1 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西北核技术研究所, 西安 710024
在杆箍缩二极管工作前预先填充一定密度的等离子体,可以改善二极管特性,从而提高二极管出射X射线的剂量率。建立了预充等离子体的杆箍缩二极管的粒子模拟模型,通过收集轰击到阳极上的电子,诊断其轴向分布,可以给出不同时刻的束流箍缩特性。利用“剑光一号”加速器低阻抗状态(1 MV/9 Ω/40 ns)开展了预充等离子体的杆箍缩二极管实验研究。预充适当密度的等离子体后,二极管阻抗降低到10 Ω,X射线辐射剂量从0.76 mGy提高到3.19 mGy,侧向焦斑从9 mm降到4 mm。模拟结果和实验基本符合。
预充等离子体杆箍缩二极管 等离子体密度 数值模拟 电子沉积密度轴向分布 侧向焦斑 plasma filled rod pinch diode plasma density numerical simulation axial distribution of electron deposition density axial spot 强激光与粒子束
2014, 26(11): 115009
1 西北核技术研究所, 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学), 西安 710049
3 国家电网 青岛供电公司, 山东 青岛 266100
分析了直流叠加脉冲电压(定义为复合电压)下次级感应电压触发快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)中气体开关击穿延时过程,给出了击穿延时的估算公式。初步实验研究了FLTD用三电极气体开关在复合电压作用下的击穿特性,结果表明: 在±70 kV直流充电电压叠加300 kV/30 ns快脉冲电压的复合电压作用下,气体开关的击穿延时小于相同工作系数下常规触发方式的击穿延时,采用SF6气体绝缘时,击穿延时较常规触发方式减小了17%~30%; 采用N2绝缘时,减小了约50%,开关工作系数为55%时,击穿延时抖动小于5 ns; 理论估算的复合电压下击穿延时与实测结果基本吻合。
快脉冲直线变压器驱动源 次级感应电压触发 直流叠加脉冲电压 击穿延时 fast linear transformer driver trigger manner based on secondary induced voltage combined voltage of DC and pulse voltages breakdown delay time 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045039
给出了微分吸收法测量二极管电压的基本原理和实验结果。利用MCNP程序对轫致辐射-衰减-探测器系统建模,模拟得到了输出剂量与二极管工作电压关系拟合曲线。建立了微分吸收法测量二极管电压测量系统,通过在探测器前端放置不同厚度的吸收片,得到了衰减程度不同的波形。结合理论计算的拟合曲线和实验波形,利用迭代法计算得到了晨光号加速器二极管电压,电压峰值为0.58 MV。和传统方法所测得二极管工作电压进行了比较,结果较为一致。
微分吸收法 晨光号加速器 PIN探测器阵列 迭代法 differential absorption method Chenguang accelerator PIN detectors array iterative method