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干凝胶法制备惯性约束聚变靶用高渗透性空心玻璃微球

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硅酸盐学报 2011年第10期39卷 1546-1552页

作者：漆小波高聪魏胜张占文李波师涛初巧妹中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 四川大学化工学院成都610065

为制备惯性约束聚变靶用高渗透性空心玻璃微球(hollow glass microspheres,HGM),研究了初始玻璃配方、发泡剂种类、炉内载气组分和压力、精炼温度对干凝胶粒子的炉内成球过程和最终HGM的产率、质量和渗透性能的影响。结果表明:初始玻璃... 详细信息

为制备惯性约束聚变靶用高渗透性空心玻璃微球(hollow glass microspheres,HGM),研究了初始玻璃配方、发泡剂种类、炉内载气组分和压力、精炼温度对干凝胶粒子的炉内成球过程和最终HGM的产率、质量和渗透性能的影响。结果表明:初始玻璃配方中的绝大部分碱金属氧化物在精炼过程中都从液态玻璃挥发进入载气,最终HGM中二氧化硅含量高于95%。虽然初始玻璃配方对最终HGM的渗透性能影响很小,但对干凝胶粒子的发泡效率、空心微球的产率、以及最终HGM的质量有显著影响。采用碱金属的乙酸盐作为发泡剂有助于制备高渗透HGM。提高精炼区温度和延长精炼区长度有利于增加HGM对氘气的渗透速率。高渗透HGM在室温下对氘气的渗透系数约为4×10-20 mol/(m.s.Pa),略高于石英玻璃对氘气的渗透性能。

关键词：空心玻璃微球高渗透性干凝胶法惯性约束聚变靶制备

干凝胶法制备惯性约束聚变靶用厚壁空心玻璃微球

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中国科学：技术科学 2011年第9期41卷 1519-1526页

作者：高聪漆小波魏胜张占文李波师涛初巧妹中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 四川大学化工学院成都610065

为实现惯性约束聚变靶用厚壁(5～10μm)空心玻璃微球(Hollow Glass Microsphere,HGM)的干凝胶法制备,从数值模拟和工艺实验两个方面研究了玻璃配方发泡剂种类和含量、炉内载气组分、压力和温度对厚壁HGM制备过程及其壁厚的影响.结果表明... 详细信息

为实现惯性约束聚变靶用厚壁(5～10μm)空心玻璃微球(Hollow Glass Microsphere,HGM)的干凝胶法制备,从数值模拟和工艺实验两个方面研究了玻璃配方发泡剂种类和含量、炉内载气组分、压力和温度对厚壁HGM制备过程及其壁厚的影响.结果表明,针对厚壁HGM在炉内成球过程中停留时间短的特点,需要对玻璃配方以高表面张力和低高温粘度为目标进行优化设计,需选用分解温度高和分解速率慢的发泡剂,并对发泡剂含量进行精确控制.提高载气中氩气的体积比例有利于增加HGM的厚壁.由于载气压力可调范围有限,提高载气压力不能显著增大HGM的壁厚.升高载气温度将减小HGM的壁厚,但有利于提高HGM的品质和合格率.当载气中氩气的体积分数在80%～95%、载气压力在1.0×105～1.25×105Pa、炉温在1600°C～1800°C时,能制备得到壁厚5～10μm、直径200～300μm的HGM,其球形度、壁厚均匀性和表面光洁度较好,但合格率还有待进一步提高.厚壁HGM的抗压强度、抗张强度和对氘气的渗透系数都随着壁厚的增大而逐渐下降.

关键词：空心玻璃微球干凝胶法惯性约束聚变靶制备

气固循环床提升管内的局部颗粒浓度及流动发展

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高校化学工程学报 2002年第6期16卷 626-631页

作者：黄卫星漆小波潘永亮祝京旭石炎福四川大学化工学院四川成都610065 西安大略大学化工系

采用反射式光纤浓度探头对f100mm×15.1m循环床提升管8个轴向截面上11个径向位置的局部颗粒浓度进行了测量, 分析研究了颗粒浓度径向分布的不均匀性及其沿轴向的发展变化。结果表明:提升管内气固两相流的发展并不同步,而是一个由核心区... 详细信息

采用反射式光纤浓度探头对f100mm×15.1m循环床提升管8个轴向截面上11个径向位置的局部颗粒浓度进行了测量, 分析研究了颗粒浓度径向分布的不均匀性及其沿轴向的发展变化。结果表明:提升管内气固两相流的发展并不同步,而是一个由核心区向边壁区逐渐扩展,并最终达到总体充分发展的过程,该过程主要受边壁区发展过程所控制;相对于核心区,边壁区的发展不仅显著缓慢,而且受操作条件的影响也较显著。实验还发现:在颗粒加速段,无因次颗粒浓度的径向分布不具有相似性,不仅与径向位置有关,而且还与床层截面高度有关。

关键词：提升管局部颗粒浓度循环流化床流动发展气固两相流

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提升管中气固两相流动行为的相似特性

化工学报 2005年第11期56卷 2096-2101页

作者：漆小波黄卫星祝京旭石炎福四川大学化学工程学院四川成都610065 Department of Chemical and Biochemical Engineering University of Western OntarioLondon N6A5B9Canada

在15·1m高循环流化床实验装置上对提升管内的轴向压力梯度、局部颗粒浓度和颗粒速度进行了较系统的实验测试,研究了提升管中气固两相流充分发展段在不同操作条件下流动行为的相似特性.结果表明,在(Gs/ρp)^(1·2)/Ug^(2·0)相近的操作... 详细信息

在15·1m高循环流化床实验装置上对提升管内的轴向压力梯度、局部颗粒浓度和颗粒速度进行了较系统的实验测试,研究了提升管中气固两相流充分发展段在不同操作条件下流动行为的相似特性.结果表明,在(Gs/ρp)^(1·2)/Ug^(2·0)相近的操作条件下,上行气固两相流充分发展段的颗粒浓度、下降颗粒时均速度、絮状物颗粒浓度和出现频率在空间的分布特征基本相同.对于同一提升管内的同一气固两相流系统,只要表观气速和颗粒循环速率按(Gs/ρp)^(1·2)/Ug^(2·0)同步变化,不同操作条件下的上行气固两相流在充分发展段就具有相似的宏观和微观流动行为.

关键词：循环流化床上行气固两相流流动行为相似性

干凝胶法制备惯性约束聚变靶用大直径空心玻璃微球

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硅酸盐学报 2010年第4期38卷 718-724页

作者：漆小波李波陈素芬张占文师涛初巧妹中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

为实现惯性约束聚变靶用大直径空心玻璃微球的干凝胶法制备,从数值模拟和工艺实验2个方面研究了发泡剂种类及含量、炉内载气组分、压力和温度对大直径空心玻璃微球制备过程的影响。结果表明:采用碱金属的乙酸盐作为发泡剂可以显著提高... 详细信息

为实现惯性约束聚变靶用大直径空心玻璃微球的干凝胶法制备,从数值模拟和工艺实验2个方面研究了发泡剂种类及含量、炉内载气组分、压力和温度对大直径空心玻璃微球制备过程的影响。结果表明:采用碱金属的乙酸盐作为发泡剂可以显著提高干凝胶粒子的发泡效率,提高载气中的氦气含量和升高炉温可以提高干凝胶粒子在吸热阶段的升温速率、更为迅速有效地完成封装过程,从而有利于大直径空心玻璃微球的制备。虽然降低载气压力有利于显著增大空心玻璃微球的直径,但是空心玻璃微球的品质急剧下降。当载气中氦气的体积分数为50%～80%、载气压力为(0.75～1.0)×105Pa、炉温为1500～1700℃时,干凝胶粒子的成球率较高、大直径(700～1000μm)空心玻璃微球的球形度、同心度和表面光洁度较好。

关键词：空心玻璃微球干凝胶法大直径发泡效率惯性约束聚变

惯性约束聚变点火靶候选靶丸特点及制备研究进展

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物理学报 2012年第14期61卷 300-307页

作者：张占文漆小波李波中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

获得能量增益实现点火是目前激光惯性约束聚变领域研究的主要方向和标志性成果.在点火靶的设计中有多种可能的候选靶丸,包括碳氢掺杂锗、铍掺杂铜、聚酰亚胺、碳化硼和金刚石靶丸,其中碳氢和铍靶丸是最主要的候选靶丸.文中主要总结了几... 详细信息

获得能量增益实现点火是目前激光惯性约束聚变领域研究的主要方向和标志性成果.在点火靶的设计中有多种可能的候选靶丸,包括碳氢掺杂锗、铍掺杂铜、聚酰亚胺、碳化硼和金刚石靶丸,其中碳氢和铍靶丸是最主要的候选靶丸.文中主要总结了几种候选靶丸的优缺点及目前研制现状.在国外,碳氢靶丸是目前点火靶的首选靶丸.与铍靶丸相比,不存在明显的微结构缺陷,制备较容易;靶丸光学透明,适宜于燃料分层和表征;靶丸在制备上更容易达到点火靶要求.美国的碳氢点火靶靶丸基本达到了设计要求,这些要求包括几何尺寸、壳层密度、壳层缺陷、表面光洁度、掺杂水平和杂质含量等.我国的点火靶靶丸研究还处在起步阶段.

关键词：惯性约束聚变点火靶靶丸

喷管型气体分布器和颗粒物性对提升管内气固两相流动行为的联合影响

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高校化学工程学报 2006年第3期20卷 325-330页

作者：漆小波黄卫星祝京旭石炎福四川大学化工学院四川成都610065 西安大略大学化工系

在两套均采用喷管型气体分布器的循环流化床实验装置上分别采用河沙和FCC颗粒系统测试了提升管内的轴向压力梯度分布和局部颗粒浓度,研究了气体分布器结构和颗粒直径及密度对上行气固两相流动行为的共同影响。结果表明,当表观气速小于8.... 详细信息

在两套均采用喷管型气体分布器的循环流化床实验装置上分别采用河沙和FCC颗粒系统测试了提升管内的轴向压力梯度分布和局部颗粒浓度,研究了气体分布器结构和颗粒直径及密度对上行气固两相流动行为的共同影响。结果表明,当表观气速小于8.0m?s?1时,粗重的河沙颗粒在喷管型气体分布器效应逐渐消失的过程中会出现不同程度的减速,而细轻的FCC颗粒在本实验的测试范围内则不存在上述现象。当采用喷管型气体分布器时,粗重的河沙颗粒在加速过程中,不仅其颗粒浓度显著高于FCC,而且其沿径向分布的不均匀程度也明显大于FCC;但在充分发展段,河沙的颗粒浓度不仅比FCC低,而且在径向的分布也更为均匀。

关键词：循环流化床流动行为颗粒直径颗粒密度上行气固两相流

惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的干凝胶法制备技术

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化工学报 2013年第10期64卷 3477-3492页

作者：漆小波张占文李波唐永建中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

干凝胶法是我国目前制备惯性约束聚变(ICF)靶用空心玻璃微球(HGM)的主要方法,其制备的HGM可在较宽的范围内满足ICF物理实验的要求。从干凝胶粒子/微球的溶胶-凝胶法制备技术和HGM的炉内成球原理出发,系统综述了近三十年来ICF靶用HGM干... 详细信息

干凝胶法是我国目前制备惯性约束聚变(ICF)靶用空心玻璃微球(HGM)的主要方法,其制备的HGM可在较宽的范围内满足ICF物理实验的要求。从干凝胶粒子/微球的溶胶-凝胶法制备技术和HGM的炉内成球原理出发,系统综述了近三十年来ICF靶用HGM干凝胶法制备技术研究的相关报道,分析总结了干凝胶法制备技术在HGM成分设计、元素掺杂、直径及球形度、壁厚及均匀性、耐压强度、渗透性能、表面粗糙度、性能一致性等方面的技术现状及难点,对干凝胶法制备HGM技术的瓶颈性问题及可能的解决方案进行了讨论。

关键词：干凝胶法空心玻璃微球 ICF 靶制备研究进展

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惯性约束聚变靶用空心玻璃微球纵横比的调控

化工学报 2012年第11期63卷 3493-3499页

作者：漆小波高聪张占文李波魏胜中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 四川大学化工学院四川成都610065

为实现对惯性约束聚变(ICF)靶用空心玻璃微球(HGM)纵横比的调控,基于对干凝胶法制备HGM炉内成球过程的分析,建立了HGM纵横比的定量控制模型,实验研究了载气组分和压力对HGM直径和纵横比的影响。结果表明:通过调节载气中氩气分压可以控... 详细信息

为实现对惯性约束聚变(ICF)靶用空心玻璃微球(HGM)纵横比的调控,基于对干凝胶法制备HGM炉内成球过程的分析,建立了HGM纵横比的定量控制模型,实验研究了载气组分和压力对HGM直径和纵横比的影响。结果表明:通过调节载气中氩气分压可以控制熔融玻璃液泡的膨胀程度,从而定量控制最终HGM的直径和纵横比。但是,通过大幅度降低载气中的氩气分压来提高HGM半径和纵横比是不可行的。为提高载气的传热能力,确保HGM球形度、表面粗糙度和合格率满足ICF制靶的要求,必须在载气中添加一定分压的氦气。除部分极端工艺条件外,提出的HGM纵横比控制模型预测值与实验结果吻合良好。

关键词：空心玻璃微球纵横比干凝胶法惯性约束聚变靶制备