强激光与粒子束
2022, 34(11): 113001
1 北京化工大学 化学工程学院, 北京 100029
2 北京市环境污染控制与资源化工程研究中心, 北京 100029
通过水解法合成具有高暴露(001)面的BiOBr/Ti3C2复合光催化剂, 利用不同手段对样品进行表征。以罗丹明B为目标污染物, 评价了不同样品的可见光催化性能。结果表明, 层状Ti3C2添加量为20.0wt%时, BiOBr/Ti3C2复合光催化剂在60 min内对罗丹明B的降解效率为97.1%, 比BiOBr的降解效率提高了34.7%。引入层状Ti3C2使得BiOBr与Ti3C2界面形成肖特基结能垒, 产生有效的电子陷阱抑制了光生电子-空穴对的复合, 从而大大提高了BiOBr的可见光催化活性。BiOBr/Ti3C2复合光催化剂经5次循环实验后, 降解效率仍保持在91.0%, 表明其具有良好的稳定性。活性物种捕获实验表明, 超氧自由基为罗丹明B可见光催化降解中的主要活性物种, 并据此提出了可能的光催化机理。
BiOBr Ti3C2 可见光催化 肖特基结 BiOBr Ti3C2 visible light photocatalysis Schottky junction
武汉大学 水力机械过渡过程教育部重点实验室, 武汉 430072
为严格追踪裂变反应堆中核素成分随燃耗的变化，基于燃耗矩阵法求解燃耗方程，分别采用自主编写的Chebyshev有理近似方法(CRAM)程序和广泛应用的ORIGEN2程序进行大规模燃耗链的点燃耗计算，并对两种算法的相关参数进行对比分析。结果表明：在计算精度方面，CRAM与ORIGEN2程序获得的重要核素的核密度较为一致，个别核素相对误差较大；在计算效率方面，单步燃耗计算ORIGEN2略胜一筹，但CRAM耗时也非常短；在步长稳定性方面，CRAM具有显著优势，而ORIGEN2的统计结果受步长变化的影响较大。
大规模燃耗链 步长稳定性 CRAM CRAM ORIGEN2 ORIGEN2 large depletion chains step stability 强激光与粒子束
2018, 30(3): 036002
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
利用碳酸钡基材料研制了一种环形脉冲形成线。对脉冲形成线的材料特性、电场分布对耐压影响进行分析和研究, 通过优化结构设计、材料特性, 提高了环形脉冲形成线的耐压水平。利用此脉冲形成线建立了37级Marx发生器, 此发生器通过电感进行并联充电和串联放电工作。使用电磁仿真软件对系统结构进行了三维电场分析, 分析结果表明,采用此环形脉冲形成线能够实现同轴设计, 电场更加均匀, 确定了满足紧凑化的最佳外形尺寸。实验结果表明,设计的脉冲功率驱动源在充电电压为±19 kV的条件下, 在二极管负载下得到了输出半高宽为65 ns、电压为680 kV的快高压脉冲。
脉冲功率技术 Marx发生器 脉冲形成线 小型化 pulse power technology Marx generator pulse forming line miniaturization 强激光与粒子束
2018, 30(2): 025005
1 中国工程物理研究院 核物理与化学所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了基于弧形Blumlein 脉冲成形网络(Blumlein PFN)的LTD型重复频率长脉冲功率模块。该模块将四路阻抗均为24 Ω的弧形Blumlein PFN对称分布在LTD外筒圆周上, 连接于LTD的初级绕组上, 并采用两个激光触发放电开关同步驱动, 整个脉冲功率模块结构紧凑, 缩短了高压馈线和开关引线长度, 有利于形成良好脉冲波形。在此基础上研制了两模块重复频率长脉冲功率源, 实验结果表明, 研制的长脉冲功率源在5 Hz重频运行时假负载上输出脉冲幅值约为260 kV, 脉冲功率达到5.2 GW, 脉冲宽度约170 ns。
紧凑型 长脉冲功率源 脉冲形成网络 弧形 直线型变压器驱动源 compact long-pulse power generator pulse forming network arc-type linear transformer driver 强激光与粒子束
2016, 28(11): 115003
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
为研究百纳秒脉冲下两种典型的绝缘材料(尼龙和有机玻璃)在气体中的沿面闪络特性，设计了百纳秒脉冲沿面闪络实验平台。通过实验研究了绝缘材料的闪络电压随气体气压、闪络距离、等物理因素的变化规律，实验表明：闪络电压随着气压的增加而增加，但是闪络场强随着闪络间距的增加而降低；在相同条件下，有机玻璃的闪络电压比尼龙高。同时通过沿面闪络实验，得到在百纳秒脉冲下不同气压、不同闪络间距的闪络电压值。
脉冲功率 沿面闪络 绝缘材料 氮气 pulse power surface flashover insulating material nitrogen 强激光与粒子束
2016, 28(3): 035003
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
利用集中参数的电容和电感,设计了阻抗为20 Ω的Blumlein型脉冲形成网络。采用有限积分法,对两种不同连接结构的脉冲形成网络进行三维建模和仿真,模拟结果表明,设计的直线型连接结构的脉冲形成网络电压传递效率为98%,折叠型脉冲形成网络电压传递效率为90%。对两种不同连接结构的脉冲形成网络进行了高压实验,实验结果与理论模拟结果基本吻合。通过对两种不同连接结构脉冲形成网络耦合参数的计算,初步分析了导致能量传递效率不同的原因。
脉冲形成网络 电压效率 高压试验 能量传递效率 pulse forming network voltage efficiency high voltage experiment power transfer efficiency 强激光与粒子束
2014, 26(6): 065002
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用了人工线、开关和直线变压器结构一体化的设计方法,为重复运行的长脉冲直线变压器驱动源(LTD)装置研制了一种紧凑型低阻抗脉冲成形模块。为优化空间结构、减小分布参数、提高波形质量,脉冲单模块由两条20 Ω Blumlein 脉冲成形网络（PFN）并联储能,人工线采用相向L型布局,通过一个同轴开关同步放电,分两路向直线变压器初级线圈对称馈入快前沿的高压电脉冲。为了进一步减小线路电感,缩短脉冲前沿,研制了新型的嵌入式激光触发开关。与同轴开关相比,引线长度缩短了一半,脉冲前沿减小了10%。两级LTD模块实验装置在18.5 Ω负载上获得了电压240 kV、半宽180 ns的脉冲输出,重复频率可达25 Hz。
直线变压器驱动源 脉冲成形模块 脉冲成形网络 激光触发开关 直线变压器 linear transformer driver pulse forming module pulse forming network laser trigger switch linear transformer 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063002
中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 高功率微波技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
研究了L型连接结构对脉冲形成网络输出波形的影响。采用有限积分法，对L型连接结构的脉冲形成网络进行三维建模和仿真，并将其与直线型连接结构的脉冲形成网络仿真结果进行比较。结果表明：L型结构的脉冲形成网络前沿与直线型结构基本一致，约为40 ns，半高宽为168 ns，比直线型小7 ns，平顶处较直线型结构有所波动，表现为平顶后段幅度升高。通过对两种连接结构的脉冲形成网络进行高压实验，验证了仿真结果。在脉冲功率驱动源结构紧凑化的工程应用中，L型连接结构的输出波形能基本满足要求。
脉冲形成网络 有限积分 仿真 L型结构 pulse forming network finite integration simulation Ltype
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
在长脉冲强流无箔二极管实验过程中观察到绝缘子沿面闪络现象。分析实验现象认为是屏蔽环与绝缘子距离过近造成了屏蔽环边缘高场强, 从而产生场致发射电子。电子在强电磁场作用下撞击绝缘子表面引起了二次电子雪崩从而导致真空表面闪络。运用静电场模拟和粒子束模拟, 改进屏蔽环结构。改进后的二极管工作电压500 kV, 电流12 kA, 在1 T引导磁场下稳定运行, 没有再发生真空表面闪络。
长脉冲二极管 径向绝缘 真空表面闪络 二次电子雪崩 粒子模拟 long-pulse diode radial insulation vacuum surface flashover secondary electron emission avalanche particle simulation
