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
利用新研制的聚变反应速率测量系统, 在神光Ⅲ原型装置上测量了间接驱动时充DT气体的玻璃球壳内爆靶丸的聚变反应速率的时间历程, 获得了DT中子产额约为1010时的聚变反应速率随时间的变化过程, 发现了聚变中子发射在时间上的双峰结构。利用辐射流体程序对聚变中子在时间上的双峰结构进行了数值模拟, 发现双峰结构分别由冲击压缩过程和惯性压缩过程产生, 靶丸壳层厚度不同时产生的聚变中子发射双峰强度比变化可能是由靶丸的初始表面调制度不同所致。通过理论模拟与实验结果的对比, 验证了中子聚变反应历程的双峰结构。
惯性约束聚变 聚变反应速率 双峰结构 热核反应 inertial confinement fusion fusion reaction rate two-peak structure thermonuclear fusion
中国科学院 西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
基于塑料闪烁体和条纹相机设计了聚变反应速率测量系统，论述了测量光学系统的工作原理和设计方法。通过设置防辐射石英玻璃窗，防止了光学元件受强X射线辐射而变暗；采用晶体等紫外透过率高的光学材料，满足了光学系统对透过率的要求；光学系统像面与条纹相机的阴极面直接对接，解决了条纹相机孔径不匹配的问题；最后在一次像面设置场镜，大幅缩小了光学元件的口径。设计的光学系统总长为2 660 mm，放大倍率为1/3，像方F/#数达到0.667，系统透过率达到67％，时间弥散小于7.3 ps。这些结果能够适应不同中子产额的实验需求，在激光打靶实验中取得了较好的实验效果。
聚变反应速率 反应速率测量 中子 光学设计 时间弥散 fusion reaction-rate reaction rate measurement neutron optical design temporal dispersion 光学 精密工程
2012, 20(11): 2389
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
利用一维数值模拟分析解释了神光Ⅲ原型高中子产额内爆实验中核反应速率的双峰现象。双峰现象的出现是内爆中核反应区能量竞争的结果。在核反应期间反应区离子的增能机制主要是压缩做功，能量耗散机制主要是离子-电子的库仑碰撞。冲击波在DT燃料中的来回反射，使得核反应区的压缩做功出现强弱交替。压缩做功与库仑碰撞能耗的竞争导致反应区离子内能出现上下波动，使得核反应速率出现双峰现象。实验测量的核反应速率峰值时间与数值模拟结果相一致。
激光聚变 气体靶内爆 数值模拟 核反应速率 峰值时间 laser fusion implosion of gas-filled target numerical simulation fusion reaction rate bangtime
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
聚变反应速率是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数，为测量聚变反应速率，研制了一套由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机组成的测量系统。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的聚变反应速率测量系统进行了聚变反应速率测量。在DT中子产额约为1010条件下,首次获得了聚变反应速率随时间的变化过程。对影响聚变反应速率测量的相关因素进行详细分析后表明,系统的时间分辨力优于30 ps。
惯性约束聚变 聚变反应速率 热核反应 条纹相机 中子 inertial confinement fusion fusion reaction rate thermonuclear fusion streak camera netron
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了测量惯性约束聚变实验中的聚变反应时间过程，研制了一套时间分辨优于40 ps的聚变反应历程测量系统。该系统由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机系统三部分组成。其中闪烁体将中子信号转换为可见光信号，光学系统则将闪烁体的发光信号成像在条纹相机上进行记录。为得到信号与入射激光的时间关系，还将时标引入了条纹相机进行记录。在神光Ⅲ原型装置上通过实验对其进行了考核，在DT中子产额约为1010条件下成功获得了聚变反应历程及聚变反应峰值时刻，聚变反应峰值时刻测量误差小于15 ps。
探测器 惯性约束聚变 聚变反应历程 闪烁体 条纹相机
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
超快中子探测器是ICF聚变反应速率测量系统的核心部件。利用蒙特卡罗粒子输运工具包Geant4模拟了一种超快中子探测器BC-422型闪烁探测器的中子探测过程, 计算出了几种厚度的BC-422型闪烁体的探测效率、输出光信号强度和时间分辨力；对比了闪烁体的2种不同反射表面对输出光信号强度和时间分辨力的影响。计算的结果显示: 设计适当的BC-422型闪烁探测器能够测量的最低中子产额在108量级, 对DT中子的信号时间分辨力好于20 ps, 对DD中子的信号时间分辨力达到30 ps, 能够用于大型激光装置及其原型的聚变反应速率测量。
核探测 聚变反应速率测量 塑料闪烁探测器 蒙特卡罗方法 超快时间分辨力 nuclear detection fusion reaction-rate measurements scintillator Monte Carlo method ultra fast temporal resolution
