强激光与粒子束
2023, 35(5): 052002
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
利用Geant4程序建立外源注入式、低气压气体开关物理模型, 通过模拟计算电子增益与极板间电场强度、电子增益与极板间隙距离的函数关系验证了模型的正确性。计算了气体种类、气体压强对电子增益的影响, 分析得到形成自持放电所需最小入射电子数, 计算结果表明：在相同的气压及电场条件下, 氮气的电子增益远大于氦气, 这与氦气的高电离能性质相吻合; 随气压增大, 电子增益呈非线性增长; 为实现自持放电, 外源注入电子数面密度为1×105~2×105 /cm2。
外源注入 低气压 气体开关 放电模拟 external particle source injected low gas pressure gas switch Geant4 Geant4 discharge simulation 强激光与粒子束
2019, 31(1): 016001
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
利用ANSYS程序对Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆(Z-FFR)第一壁在瞬态热流加载下的热-力学响应进行了模拟计算，分析了第一壁温度、应力随时间和深度的分布。结果表明，周期性脉冲加载不会导致第一壁产生温度累积效应，第一壁温度峰值409 ℃，出现在钨层表面，钨层最大应力140 MPa，锆合金基底最大应力33 MPa。
第一壁 热-力学响应 有限元分析 Z-FFR Z-FFR first wall thermal-mechanical responses finite element analysis 强激光与粒子束
2018, 30(9): 096005
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621999
利用MULTI程序建立了大空间-时间尺度、Z-FFR聚变靶室气体氛围的辐射流体力学模型,研究了聚变X射线能量传输、气体氛围温度密度演化以及冲击波的形成和传播等物理过程,获得了第一壁表面辐射温度、冲击压力随时间的变化等重要参数。同时利用Geant4程序计算了静态X射线在第一壁耐烧蚀涂层中的能量沉积分布,研究了不同能量X射线在聚变靶室气氛中的衰减规律。综合动态和静态计算结果,完成了聚变X射线防护初步设计,确定第一壁入射X射线能量密度阈值约为0.2 J/cm2,Ar气氛围压强为2000 Pa。
Z箍缩驱动聚变裂变混合堆 聚变靶室 辐射流体力学 X射线防护 X射线能量密度阈值 Z-pinch-driven fusion-fission power reactor fusion chamber radiation hydrodynamics X-ray mitigation X-ray fluence threshold 强激光与粒子束
2015, 27(1): 016012
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)以较长周期(10 s)脉冲式运行, 为实现3000 MW的热功率输出, 单个脉冲需要产生的能量较大, 包层和第一壁在强热冲击下的瞬态传热和温度特性是决定Z-FFR技术可行性的关键问题之一。通过理论计算, 分析了在连续脉冲作用下包层和第一壁温度随时间的变化规律。同时以输出恒定的电功率为目标, 提出了展平系统输出功率的简便方法, 并分析了出口冷却剂温度的波动特性。结果表明材料最高温度均在安全限值内, 第一壁表面瞬时高温层厚度约为0.5 mm, 系统输出功率波动幅度在-2.84%~+2.05%范围内。
Z箍缩 混合能源堆 脉冲功率 瞬态传热 第一壁 Z-pinch hybrid energy reactor pulsed power transient heat transfer first wall 强激光与粒子束
2015, 27(1): 016001
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)在核安全、经济、持久和环境友好等方面具有优良的品质,有望成为有效应对未来能源危机和环境、气候问题的新能源。从Z箍缩驱动聚变方案与聚变靶设计、重复频率驱动器、次临界包层及产氚包层设计、燃料循环等关键问题方面,对Z-FFR工程概念总体研究情况进行了介绍。
聚变-裂变混合堆 Z箍缩 惯性约束聚变 次临界包层 氚循环 fusion-fission hybrid reactor Z-pinch inertial confinement fusion subcritical blanket tritium recycle 强激光与粒子束
2014, 26(10): 100202
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所， 四川 绵阳 621900
研究了成像板辐射图像测量的基本原理及其物理机制，并将其应用于伽马图像测量。建立了MS，SR和TR三种类型成像板数值模拟模型，分别使用MCNPX程序和基于GEANT4开发的NPE程序计算了三种成像板对不同能量伽马射线的能量沉积，计算结果表明:SR和MS成像板比TR成像板能量沉积在低能部分大3~5倍，高能部分大7~9倍。实验测量了MS成像板γ灵敏度随铜膜厚度的变化关系，测量结果与理论计算结果有较好的一致性。理论与实验结果表明：成像板伽马图像测量的空间分辨力优于50 μm。
成像板 伽马图像 蒙特卡罗模拟 灵敏度 imaging plates gamma-ray image Monte Carlo simulation sensitivity
1 清华大学工程物理系, 北京 100084
2 中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
磁质子反冲谱仪(MPR)是测量惯性约束聚变(ICF)实验和高功率聚变装置中子能谱的一种新型高性能诊断仪器, 磁分析系统是其核心部分。通过2维束流输运和3维粒子输运模拟完成了紧凑型MPR谱仪磁分析系统的设计, 对系统参数及系统性能进行了分析, 分别根据能量分辨力、探测效率和计数率优先原则提出3种系统设计方案。结果表明:磁分析系统在1.5%～3.0%的能量分辨力范围达到10-5～10-4量级的探测效率, 结构紧凑, 符合MPR谱仪的设计目标。
聚变中子 磁质子反冲 能谱 磁分析 模拟 fusion neutron magnetic proton recoil energy spectrum magnetic analysis simulation
