中国工程物理研究院 总体工程研究所, 四川 绵阳 621999
真空靶室组件的结构稳定性对惯性约束聚变(ICF)装置的束靶耦合精度有重要影响, 本文对真空靶室组件的结构稳定性进行优化设计。首先研究真空靶室组件的动态特性, 求解其固有频率和振型; 其次, 分析支墩不同结构参数对真空靶室组件前三阶固有频率的影响, 并由此建立结构参数影响固有频率的数学模型; 最后, 进行真空靶室组件的结构稳定性设计优化, 求解真空靶室组件的最优结构。结果表明, 优化后真空靶室组件的一阶固有频率为14.44 Hz, 满足ICF装置的设计要求。
ICF装置 真空靶室组件 结构稳定性 ICF facility vacuum chamber assembly structural stability 光学 精密工程
2018, 26(11): 2695
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621999
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
为实现14 MeV D-T中子源旋转靶活化特性计算与分析，首次采用一种新的技术途径，将自主研发的活化程序BURNDOT与蒙特卡罗自动建模系统MCAM、蒙特卡罗粒子输运程序MCNP相结合，通过中子输运、材料活化、光子输运模拟计算的耦合，考察了材质、栅元、主要活化核素对靶室活化特性的影响。结果表明，约以辐照后68 h为界，材料铜、316不锈钢先后作为旋转靶室活度的主要贡献者，前者其产生的缓发γ剂量因62Cu,64Cu核素的存在而达到活化剂量最大值，后者因有长半衰期核素55Fe,57Co,54Mn等的存在，但其产生的剂量率值低于安全限值10 μSv/h。采用新方法的计算结果与采用欧洲活化程序FISPACT-2007的计算结果符合较好。
旋转靶室 放射性活度 放射性核素 剂量率 BURNDOT BURNDOT rotary target chamber radioactivity radioactive nuclide dose rate 强激光与粒子束
2018, 30(9): 096002
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
靶室腔体谐振产生的电磁辐射是超短超强激光与靶相互作用实验中生成的电磁脉冲(EMP)来源之一。基于有限元分析方法，对靶室腔谐振产生电磁脉冲和电磁脉冲通过窗口向外传播这两个过程进行仿真模拟。前者模拟获得空腔和含结构模型谐振时特征磁场，结果显示内部结构对电磁场强度分布和谐振频率有显著影响；后者模拟结果显示，窗口外侧电场强度比窗口内侧高约40％，而且电磁脉冲传播到靶室外后呈球面波形式扩散并衰减。对电磁脉冲的强度衰减规律进行了分析，得到该衰减曲线的拟合函数。
超短超强激光 电磁脉冲 靶室 电磁干扰 ultrashort intense laser electromagnetic pulse target chamber electromagnetic interference 强激光与粒子束
2018, 30(8): 083203
1 电子科技大学 能源科学与工程学院, 成都 611731
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为诊断激光打靶产生的电磁脉冲信号分布,选取环天线作为主要电磁脉冲信号采集装置,对靶室内外信号同时进行测试。从天线设计制作到天线标定,描述了脉冲诊断系统的搭建。通过对信号进行采集及处理,对比分析了靶室外、法兰口及靶室内脉冲信号的频域特性和强度。得出靶室内受到电磁脉冲辐射强度最大且频谱分布最广,其次是法兰口,靶室外电磁脉冲信号最弱。总结多次激光打靶电磁脉冲信号频域分布,可看出波峰主要出现在0.5,1.2,3 GHz。电磁脉冲时域结果规律性展示出脉冲持续约100 ns,因靶室内回波振荡,电磁脉冲信号于几ns处及几十ns处有较明显峰值蔟。
惯性约束聚变 激光靶耦合 电磁脉冲 靶室内外 inertial confinement fusion laser target coupling electromagnetic pulse outside and inside the target chamber 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103224
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
1 中国工程物理研究院 总体工程研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国第二重型机械集团公司, 四川 德阳 618000
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题, 对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路, 设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构, 并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪, 设计修配调整垫等, 解决了现场精密加工问题, 实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明, 48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8 μm。建成后, 靶室中心高度偏差为±0.12 mm, 水平偏差达到±0.18 mm, 各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40 mm。
神光Ⅲ主机装置 真空靶室 稳定性设计 现场精密加工 支撑系统 Shenguang-Ⅲ laser facility vaccum target chamber stability design field precision fabrication support system 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2623
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
从提高结构稳定性的基本理论出发, 给出了神光Ⅱ升级惯性约束聚变(ICF)靶室系统的初始结构方案, 并利用有限元方法(FMM)对其进行模态分析, 找出靶室系统初始结构的薄弱环节, 进而对初始方案进行结构稳定性优化, 最后对优化方案进行稳定性分析。优化与分析结果表明, 当靶室的壁厚T为50 mm, 靶室支脚与垂直方向夹角θ为27.2°, 支脚之间布置厚度B为20 mm筋板, 筋板空间距离H为120 mm时, 靶室系统可以获得很好的稳定性, 随机激励作用下的平移均方根值为1.425 μm, 满足神光Ⅱ升级装置对靶室系统的稳定性指标。
激光技术 惯性约束聚变靶室系统 结构稳定性 有限元方法 结构优化
1 中国科学院,上海光学精密机械研究所,上海,201800
2 中国工程物理研究院,上海激光等离子体研究所,上海,201800
3 上海大学,精密机械学院,上海,200436
4 中国科学院,上海光?Ь芑笛芯克?上海,201800
在"神光-Ⅱ"装置上进行先进高能多功能激光束系统(简称第九路)研制工程中,由于在原ICF靶室上又增加了输入"汤姆逊探针光"和"X光背光照明探针光"的锥形真空套筒及其终端光学元件,导致原有靶室结构的变化,可能会引入新的不稳定因素.通过有限元分析方法,建立有限元分析模型,进行优化设计.通过位移传感器测量结果可知,第九路终端光学元件径向窜动所引起的打靶误差最大值为2.110 μm,小于"神光-Ⅱ"靶场终端光学系统的最大允许误差值7.785 μm.
靶场 锥形套筒 靶室 有限元分析 稳定性
哈尔滨工业大学光电子技术研究所,可调谐激光技术国家级重点实验室,哈尔滨,150001
报道了120 fs/795 nm的Ti∶sapphire飞秒激光在静态气体靶室中利用稀有气体氩作为非线性介质的高次谐波辐射,在静态靶室中获得高次谐波辐射,较常用的气体喷嘴具有结构简单,实验容易操作等优点,实验中在42 mJ和7.5 mJ线偏振激光驱动下观察了谐波辐射谱随气压变化情况.
Ti∶sapphire飞秒激光 静态气体靶室 氩的高次谐波辐射 Ti∶sapphire femtosecond laser Static gas target High-order harmonic generation in Ar
1 四川大学,物理科学与技术学院,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
通过用MCNP4B程序计算在铅样品中的来源于靶室散射中子的注量和来源于未经靶室散射的源中子注量,结合由ENDF/B-Vi评价数据库给出的中子铅活化核反应截面,得到了在铅样品周围存在不同屏蔽材料时,神光Ⅱ靶室散射对聚变中子产额用铅活化法测量准确性影响小于1‰的结果.
ICF中子产额 铅活化法 靶室散射 γ射线 蒙特卡罗方法 ICF neutron yield Pb activation Target chamber-scattering γ radiations Monte-Carlo method
