摘要:

介绍了用于流体力学不稳定性实验的聚苯乙烯(CH)/Al双介质调制靶的制备方法.采用激光微加工工艺在50μm厚Al箔表面制备了调制周期为55μm、峰谷差为4.7μm的调制图形；采用旋涂工艺在Al箔表面制备了20μm厚CH薄膜,经过后期的微切割、微装配工艺,得到了宽度为200μm、总厚度为70μm的CH/Al双介质调制靶.该靶型于2010年在“神光-Ⅱ”激光装置中进行了流体力学不稳定性实验.

摘要:

利用两种方法研究了激光空间均匀性对冲击波平面性的影响.一种是根据冲击波在靶背卸载辐射可见光的平面性来判断冲击波平面性;另一种是基于成像型速度干涉仪测量的靶背自由面速度变化引起干涉条纹跃变间断面的平面性判断冲击波平面性,同时由条纹移动后持续时间了解流体力学不稳定性演化情况.研究表明,不均匀性为2％的激光驱动的冲击波平面性较好,能发射高速飞片,且飞片具有很好的平面性与完整性;不均匀性为5％的激光产生的冲击波平面性很差,不能发射完整的高速飞片.说明激光均匀性对冲击波平面性具有决定性的影响.

摘要:

双壳层靶中,由于燃料被高Z壳层包裹,其点火方式要求燃料整体点火,不同于单壳层中心热斑点火.结合点火条件和对于其中物理过程的认识,设计了间接驱动的冷冻双壳层点火靶.利用冷冻的氘氚(DT)燃料,可适当提高双壳层靶的燃料装量,获得和NIF装置条件下中心热斑点火靶相当的放能.间接驱动下,X射线烧蚀并驱动外壳层碰撞内壳层,把能量传递给内壳层,进而压缩和点燃冷冻的DT燃料.壳层碰撞过程是能量传递的关键,通过调整内外壳层的质量比,提高了碰撞效率,相应地降低了靶丸点火的能量需求.一维数值模拟分析了该点火靶的内爆过程及定性分析了其中的流体力学不稳定性.同时,也指出了泡沫中形成的辐射冲击波对内壳层的预热效应,即辐射冲击波的致稳效应,能够很好地抑制内壳层外界面处的不稳定性发展,进而会减弱高Z内壳层和燃料的混合.

摘要:

给出了LARED-S程序对直接驱动柱内爆流体力学不稳定性模拟的物理方程,介绍了一种直接驱动柱内爆靶的结构,给出了模拟中使用活动网格追踪和其他一些需要注意的问题.对OMEGA激光器直接驱动柱内爆实验物理模型进行了简化处理:使用理想气体状态方程,假设烧蚀层、标识层和内部填充材料为同一介质,只在密度上有差别;采用全电离和单温近似,在内爆过程中仅考虑热传导过程而忽略辐射和非局域电子热传导等过程的影响.模拟结果表明:LARED-S程序与LASNEX程序的计算结果基本上符合.

摘要:

为了研究惯性约束聚变(ICF)实验用靶丸不同密度界面的流体力学不稳定性增长,设计并制备了聚苯乙烯(CH)/碳气凝胶(CRF),CRF/硅气凝胶(SiO2)和CH/Al三种双介质调制靶.采用溶胶-凝胶工艺制备了密度分别为250和800 mg/cm3的CRF气凝胶薄片;采用激光微加工工艺分别在两种不同密度的CRF薄片和工业用纯Al箔上引入调制图形;采用旋涂工艺在Al箔和CRF薄片(250 mg/cm3)的调制表面制备一层CH薄膜,得到CH/A1和CH/CRF双介质调制靶,采用溶胶-凝胶工艺在CRF薄片(800 mg/cm3)表面制备一层低密度SiO2气凝胶,得到CRF/SiO2双介质调制靶.采用电子天平、扫描电子显微镜、工具显微镜和台阶仪对所制备的CH/CRF,CRF/SiO2和CH/Al三种双介质调制靶进行靶参数测量.结果表明:三种双介质调制靶层与层之间结合紧密,界面清晰,调制图形为正弦,靶参数测量准确.

摘要:

在流体力学不稳定性实验中,实际X光强度分布经过成像系统后会发生改变.要准确得到实际的光强分布,必须对系统的调制传递函数进行精确地测量.通过对刀口图像分析得到了系统的线扩散函数,再对其进行傅里叶变换得到调制传递函数,最后通过维纳滤波和约束最小二乘方滤波两种方法对图像进行了重建,得到比较清晰的边界情况和图像轮廓.

摘要:

研究了Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜成像系统的结构设计、元件制备.通过分析掠入射角、放大倍数和反射镜曲率半径对成像系统调制传递函数(MTF)的影响,确定了KB显微镜系统的初始结构参数,实现了2.5 keV能点多层膜KB显微镜的设计、制备以及装调,在神光Ⅱ强激光装置上完成了像质标定实验.结果表明:2.5 keV能点多层膜KB显微镜在100 μm视场内观测周期为20 μm平面调制靶时的MTF高于0.6,与OMEGA装置同类型KB系统的空间分辨能力相当,明显优于现有的针孔相机和点投影成像技术.该显微镜与条纹相机配合,已成功实现对短扰动波长平面调制靶烧蚀演化行为的动态诊断.

摘要:

在惯性约束聚变(ICF)实验中,点火靶丸表面(界面)的粗糙度和缺陷所产生的流体力学不稳定性是决定点火成功与否的关键因素之一,设计和研制流体力学不稳定性分解实验用靶是解决该问题的主要技术手段.结合国内外的研究现状和神光-Ⅱ激光装置的特点,设计并研制了一种新型柱状激波管.该靶型由三种介质组成,分别为调制聚苯乙烯(CH)圆片、柱状碳气凝胶(CRF)和CH微套管.调制CH圆片和柱状CRF通过微加工技术装配到CH微套管内,封装后形成柱状激波管.介绍了该靶型的设计原理和详细的制备工艺,并对相应的靶参数进行了测量.结果表明:柱状CRF气凝胶具有较好的成型性,长度、直径和密度分别为1000μm、730 μm和250 mg·cm-3;CH圆片的厚度和直径分别为15 μm和730μm,表面调制图形的周期和峰谷差分别为100 μm和4.3 μm;实验得到的柱状激波管的轴向和径向最大装配误差分别为2μm和3μm.

摘要:

在神光Ⅱ激光装置上开展了一系列辐射烧蚀Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性实验.平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响.实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像.通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据,模拟结果与实验结果相符合.神光Ⅱ激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算.

摘要:

侧向背光照相能直接反映靶表面扰动幅度的变化情况.在神光Ⅱ装置上,实验利用侧向背光照相技术,对烧蚀面扰动引起的内界面扰动增长进行了观测.实验结果表明,观察到的内界面扰动幅度大于期望值.分析认为,造成内界面较大扰动增长的原因主要是2维效应.X光辐照的主要是烧蚀面的中间部分,烧蚀面扰动引起的内界面的扰动就呈现出一幅从中间的扰动区域逐渐过渡到四周的图像.由此,提出了新的靶优化设计方案,应尽可能减小沿背光方向的样品尺寸.