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Numerical studies on the radiation uniformity of Z-pinch dynamic hohlraum

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Matter and Radiation at Extremes 2018年第5期3卷 248-255页

作者： Fuyuan Wu Yanyun Chu Rafael Ramis Zhenghong Li Yanyun Ma Jianlun Yang Zhen Wang Fan Ye zhanchang huang Jianmin Qi Lin Zhou Chuan Liang Shijia Chen Zheyi Ge Xiaohu Yang Shangwu Wang College of Liberal Arts and Sciences National University of Defense TechnologyChangsha410073China Institute of Nuclear Physics and Chemistry China Academy of Engineering PhysicsMianyang621900China E.T.S.I.Aeronauticos y del Espacio Universidad Politecnica de MadridMadrid28040Spain IFSA Collaborative Innovation Center Shanghai Jiao Tong UniveristyShanghai200240China

Radiation uniformity is important for Z-pinch dynamic hohlraum driven fusion. In order to understand the radiation uniformity of Z-pinchdynamic hohlraum, the code MULTI-2D with a new developed magnetic field package is employed to investigate the related physical processeson Julong-I facility with drive current about 7e8 MA. Numerical simulations suggest that Z-pinch dynamic hohlraum with radiation temperaturemore than 100 eV can be created on Julong-I facility. Although some X-rays can escape out of the hohlraum from Z-pinch plasma and electrodes, the radiation field near the foam center is quite uniform after a transition time. For the load parameters used in this paper, the transitiontime for the thermal wave transports from r = 1 mm to r = 0 mm is about 2.0 ns. Implosion of a testing pellet driven by cylindrical dynamichohlraum shows that symmetrical implosion is hard to achieve due to the relatively slow propagation speed of thermal wave and the compressionof cylindrical shock in the foam. With the help of quasi-spherical implosion, the hohlraum radiation uniformity and corresponding pelletimplosion symmetry can be significantly improved thanks to the shape modulation of thermal wave front and shock wave front.

关键词： Z-pinch Dynamic hohlraum Radiation uniformity Shock wave Thermal wave

用于神光Ⅲ燃料面密度诊断的下散射中子探测系统设计

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强激光与粒子束 2015年第7期27卷 156-161页

作者：黄展常杨建伦中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

根据辐射屏蔽后5.5m测点处的辐射场情况,分别设计了电流型探测器系统和成像型探测器系统。通过Geant4数值模拟分析可得:在面密度达到10mg/cm2、初级中子产额为1012时,电流型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比达到40∶1;在面密度达到10m... 详细信息

根据辐射屏蔽后5.5m测点处的辐射场情况,分别设计了电流型探测器系统和成像型探测器系统。通过Geant4数值模拟分析可得:在面密度达到10mg/cm2、初级中子产额为1012时,电流型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比达到40∶1;在面密度达到10mg/cm2、初级中子产额为1011时,成像型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比好于10∶1;面密度增大时,信噪比有所改善;但是当初级中子产额达到1012时,出现中子信号重叠现象,可通过缩短曝光时间或者减小塑料闪烁体厚度来降低中子重叠率。

关键词：下散射中子 DD中子 Geant4 下散射中子探测器

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塑料闪烁体的闪烁时间特性

核技术 2015年第6期38卷 43-47页

作者：黄展常杨建伦中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900

采用137Cs激发塑料闪烁体发光,应用单光子计数法测量塑料闪烁体发光衰减曲线。根据测量原理搭建了实验平台,测量了ST401和EJ232两种闪烁体的闪烁时间特性。实验结果用双指数拟合法进行分析可得,ST401发光衰减常数为2.9 ns和50 ns,EJ232... 详细信息

采用137Cs激发塑料闪烁体发光,应用单光子计数法测量塑料闪烁体发光衰减曲线。根据测量原理搭建了实验平台,测量了ST401和EJ232两种闪烁体的闪烁时间特性。实验结果用双指数拟合法进行分析可得,ST401发光衰减常数为2.9 ns和50 ns,EJ232发光衰减常数为1.6 ns和30 ns。实验平台所测幅度动态范围大于104,时间分辨小于0.8 ns。从统计学分析单光子计数法的物理过程,并采用蒙特卡罗方法模拟整个探测过程,探讨单光子计数法的适用条件。实验结果与数值模拟结果相洽。若终止探测器平均探测到的光子数不大于0.1,则多道测量结果可以近似为塑料闪烁体发光衰减曲线。

关键词：塑料闪烁体闪烁时间特性单光子计数法蒙特卡罗方法

用于神光Ⅲ主机燃料面密度诊断的下散射法探测系统的准直设计

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强激光与粒子束 2015年第6期27卷 140-144页

作者：黄展常杨建伦陈法新中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

在惯性约束聚变实验中,用下散射法诊断燃料面密度对本底的屏蔽要求较高。分析了神光Ⅲ主机纯氘燃料靶在实际诊断环境中产生的本底辐射场,通过蒙特卡罗方法得知测量点处散射本底主要来源于初级中子与真空腔室、周围诊断平台、天花板和地... 详细信息

在惯性约束聚变实验中,用下散射法诊断燃料面密度对本底的屏蔽要求较高。分析了神光Ⅲ主机纯氘燃料靶在实际诊断环境中产生的本底辐射场,通过蒙特卡罗方法得知测量点处散射本底主要来源于初级中子与真空腔室、周围诊断平台、天花板和地板的作用。据此分析选取合适的材料和屏蔽方案。通过模拟计算,得到尺寸优化后的准直器设计方案,该方案达到了实验要求。

关键词：下散射中子 DD中子蒙特卡罗方法准直器

环境水中^210Pb核素放射性活度的快速分析方法

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核技术 2013年第7期36卷 47-54页

作者：黄展常吴其反唐志辉曹钟港喻亦林陈刚清华大学工程物理系北京100086 云南省辐射环境监督站昆明650034

介绍环境水中210Pb的分析方法,采用加载Pb以确定化学和物理处理流程210Pb回收率,氢氧化铁热共沉淀法吸附浓缩环境水中的210Pb和载体Pb,阴离子交换法分离出210Pb和载体Pb,经过多次沉淀进一步纯化。样品放置一个月后,通过测量210Pb生成的... 详细信息

介绍环境水中210Pb的分析方法,采用加载Pb以确定化学和物理处理流程210Pb回收率,氢氧化铁热共沉淀法吸附浓缩环境水中的210Pb和载体Pb,阴离子交换法分离出210Pb和载体Pb,经过多次沉淀进一步纯化。样品放置一个月后,通过测量210Pb生成的子体210Bi发射的射线分析210Pb的放射性活度浓度,解决了现行核行业标准方法无法确定铅回收率的难题。该流程比采用氢氧化铁共沉淀法单次硫酸铅沉淀及二氧化锰共沉淀浓缩水中210Pb有明显的优势,能得到一个稳定可信的结果,比利用谱法测量210Pb子体210Po的所需的分析周期大大缩短。

关键词： 210Pb分析低水平放射性活度分析离子交换共沉淀

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平响应塑料闪烁体设计

强激光与粒子束 2016年第11期28卷 24-27页

作者：黄展常杨建伦徐荣昆许泽平胡青元甯家敏中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

通过采用北京同步辐射源标定了无镀膜闪烁体EJ232的能量响应曲线。该批次无镀膜闪烁体对于能量低于300eV的X射线的线性响应差。根据实验结果,进行了镀膜模拟设计,并通过真空磁控溅射法进行了闪烁体镀膜加工工艺。设计加工后的镀膜闪烁... 详细信息

通过采用北京同步辐射源标定了无镀膜闪烁体EJ232的能量响应曲线。该批次无镀膜闪烁体对于能量低于300eV的X射线的线性响应差。根据实验结果,进行了镀膜模拟设计,并通过真空磁控溅射法进行了闪烁体镀膜加工工艺。设计加工后的镀膜闪烁体经过实验标定后,其结果指标满足设计要求。该镀膜闪烁体对于能量低于1keV的X射线的平响应特性好,线性度高于99%。该闪烁体对普朗克谱的模拟输出结果表明,其输出谱与输入谱之间形变小,因此该镀膜闪烁体在Z-pinch实验中能有较好的适用性。

关键词：塑料闪烁体平响应真空磁控溅射法 Z箍缩

闪烁体大动态范围时间响应特性快速分析方法研究

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核技术 2021年第12期44卷 42-46页

作者：黄展常杨建伦易强李名加蒙世坚梁川王文川中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900

国际上,不管是基础核物理研究,还是聚变能源研究,均需要精度越来越高的脉冲辐射探测系统。大动态范围闪烁类脉冲辐射探测系统是在强干扰环境中获取小信号的时间、幅度等细致信息,从而分析研究上述脉冲辐射场特征的关键手段。为满足闪烁... 详细信息

国际上,不管是基础核物理研究,还是聚变能源研究,均需要精度越来越高的脉冲辐射探测系统。大动态范围闪烁类脉冲辐射探测系统是在强干扰环境中获取小信号的时间、幅度等细致信息,从而分析研究上述脉冲辐射场特征的关键手段。为满足闪烁体类脉冲辐射探测系统的设计与优化的需求,提出了一种新的大动态范围时间响应特性快速分析方法。快速分析单元主要由门控光电倍增管、门控高压电源和示波器组成。先利用脉冲皮秒激光源检测该方法的本征性能。结果表明:该方法的幅度量程可达5个量级。基于脉冲X光机采用该方法开展了低余辉液体闪烁体的时间响应特性研究,获得了液体闪烁体余辉后沿的变化曲线,时间响应动态范围达到4个量级以上。

关键词：时间响应动态范围闪烁探测器

Experimental investigation of Z-pinch radiation source for indirect drive inertial confinement fusion

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Matter and Radiation at Extremes 2019年第4期4卷 45-64页

作者： Zhenghong Li Zhen Wang Rongkun Xu Jianlun Yang Fan Ye Yanyun Chu Zeping Xu Faxin Chen Shijian Meng Jianmin Qi Qinyuan Hu Yi Qin Jiaming Ning zhanchang huang Linbo Li Shuqing Jiang Institute of Nuclear Physics and Chemistry China Academy of Engineering PhysicsMianyang 621900China

Z-pinch dynamic hohlraums(ZPDHs)could potentially be used to drive inertial confinement fusion ***-or multishell capsules using the technique of volume ignition could exploit the advantages of ZPDHs while tolerating their radiation asymmetry,which would be unacceptable for a central ignition *** this paper,we review research on Z-pinch implosions and ZPDHs for indirect drive targets at the Institute of Nuclear Physics and Chemistry,China Academy of Engineering *** characteristics of double-shell targets and the associated technical requirements are analyzed through a one-dimensional computer code developed from *** key issues regarding the establishment of suitable sources for dynamic hohlraums are introduced,such as soft X-ray power optimization,novel methods for plasma profile modulation,and the use of thin-shell liner implosions to inhibit the generation of prior-stagnated ***,shock propagation and radiation characteristics in a ZPDH are presented and discussed,together with some plans for future work.

关键词： source characteristics indirect

“聚龙一号”丝阵实验轴向一维X光辐射功率分布

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强激光与粒子束 2016年第12期28卷 9-13页

作者：黄展常杨建伦徐荣昆李正宏蒋树庆叶繁胡青元甯家敏许泽平中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

通过一维条纹相机诊断系统对"聚龙一号"(JL-Ⅰ)四类单层丝阵负载进行了轴向X光辐射测量。由于瑞利-泰勒不稳定性的影响,大部分负载表现出两端发光比中间滞后、阳极端发光比阴极端滞后、阳极端发光总强度弱于阴极端的现象。通过不同类型... 详细信息

通过一维条纹相机诊断系统对"聚龙一号"(JL-Ⅰ)四类单层丝阵负载进行了轴向X光辐射测量。由于瑞利-泰勒不稳定性的影响,大部分负载表现出两端发光比中间滞后、阳极端发光比阴极端滞后、阳极端发光总强度弱于阴极端的现象。通过不同类型丝阵对比,对于20mm直径的丝阵,JL-Ⅰ驱动器的匹配负载线质量在0.9mg/cm附近。轴向辐射同步性与辐射功率之间存在相关性。

关键词： Z箍缩一维条纹像丝阵X光辐射轴向同步性