介绍了一种用于“阳”加速器的超音速单壳层喷气Z箍缩负载。利用快响应压力探针对喷气负载产生的超音速流场进行了测量,获得了流场中各个位置的冲击压力以及超音速喷嘴前端的驻室压力,结合流体力学公式,给出了流场中的压力和密度分布。气流的径向密度剖面显示,气体壳层的位置随轴向位置的变化而存在差异,并且随着到喷嘴距离的增加,轴心处的气流密度不断增加。对密度分布的径向积分结果表明,气流在靠近喷嘴处的线质量密度最大,距喷嘴越远,线质量密度越小。利用单壳层超音速喷气负载,在“阳”加速器上进行了喷气Z箍缩内爆实验,对内爆过程进行了初步分析,并利用雪耙模型计算了等离子体壳层的内爆轨迹,计算结果与实验测量较好地符合。

在喷气Z-pinch内爆等离子体研究中,雪铲模型是一种常用的、比较简单的物理模型.根据实验中提供的电流波形,负载线质量和初始半径,可以通过雪铲模型来估算内爆到心的时刻.根据一维运动方程和不同构形下的解析解以及部分实验结果相结合,讨论了雪铲模型的适用范围.数值计算的内爆时间和实验(Gamble II,Double-EAGLE,BLACKJACK 5)测量值符合得较好.结果表明,雪铲模型在喷气Z-pinch实验的负载优化设计研究中是很有参考价值的方法.

在拉格朗日坐标系下,建立了描述Z箍缩等离子体内爆动力学过程的一维三温辐射磁流体力学方程组,并编制了相应的拉氏程序.利用该程序对美国Sandia实验室Saturn装置上的铝丝阵列内爆实验进行了数值模拟,得到了内爆等离子体各参量的时空分布.其中内爆到心时刻、X光峰值功率、X光总能量等计算结果与实验结果基本一致.表明所建立的物理模型和编制的程序是合理和可靠的.

对“阳”加速器(1.2MV,1.5MA,120ns)上开展Z箍缩(Z-pinch)内爆等离子体实验产生强X光源的负载设计进行了基本的物理分析,在此基础上给出负载的结构尺寸,气体种类、密度和相关的参数。这些结果对物理问题的分析是有帮助的。