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ICF低温冷冻靶制备技术进展

强激光与粒子束 1998年第1期10卷 155-160页

作者：唐永建蒋伟阳中物院核物理与化学研究所

综述了激光惯性约束聚变研究中的低温冷冻靶的各种制备方法。

关键词：惯性约束聚变 ICF 靶制备低温冷冻靶

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低温冷冻靶用聚合物泡沫球壳研制

原子能科学技术 2002年第4期36卷 340-342,446页

作者：杜凯周兰张林罗炫中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

利用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)的溶液聚合反应 ,结合多次乳化技术 ,制备出了惯性约束聚变低温冷冻靶用泡沫空心微球 ,密度约为 5 0mg/cm3 ,微球直径 15 0～ 3 0 0 μm ,最大球径可达 40 0 μm以上 ,球形度好于 95 % ,泡沫蜂窝直... 详细信息

利用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)的溶液聚合反应 ,结合多次乳化技术 ,制备出了惯性约束聚变低温冷冻靶用泡沫空心微球 ,密度约为 5 0mg/cm3 ,微球直径 15 0～ 3 0 0 μm ,最大球径可达 40 0 μm以上 ,球形度好于 95 % ,泡沫蜂窝直径 2～ 5 μm。

关键词：低温冷冻靶聚合物泡沫球壳聚合反应多次乳化惯性约束聚变三羟甲基丙烷三丙烯酸酯

热梯度法制备D－T三元混合燃料低温冷冻靶的数学模型

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热梯度法制备D－T三元混合燃料低温冷冻靶的数学模型

作者：江超华中科技大学

学位级别：硕士

在激光惯性约束核聚变技术中,利用低温冷冻靶丸来装填需要的聚变燃料。在低温下,聚变燃料的一部分冷凝成液体,附在靶丸小球的内壁。为了在激光打靶时,燃料能够均匀地被压缩,要求液态燃料在靶丸内,形成均匀的液体层。但是,由于重力的影响... 详细信息

在激光惯性约束核聚变技术中,利用低温冷冻靶丸来装填需要的聚变燃料。在低温下,聚变燃料的一部分冷凝成液体,附在靶丸小球的内壁。为了在激光打靶时,燃料能够均匀地被压缩,要求液态燃料在靶丸内,形成均匀的液体层。但是,由于重力的影响,液态燃料在靶丸内的分布,呈现出上薄下厚的状态。温度梯度法,能够克服重力的影响,在靶丸内形成均匀的液体燃料层。本课题对这种方法进行了研究。内容涉及了靶丸的充填、数学模型的建立、实验设备的设计。其中,建立的数学模型,描述了靶丸的工作温度和需要的温度梯度之间的关系。本文分析了靶丸的材料特性,对靶丸内外压差的制约关系;充填温度对靶丸渗透率的影响;以及,在工作温度下,燃料液体层的厚度和充填温度、充填压力之间的对应关系。为了分析靶丸工作温度,和形成均匀液体燃料层,需要的温度梯度之间的关系,通过分析了悬浮在液态燃料中的气泡,与靶丸小球同心时的受力情况,给出了一个自洽的数学模型。利用这个数学模型,估算了需要的外部温度梯度大小,讨论了影响气泡平衡的因素-温度梯度和同位素分离效应。结果显示:同位素分离效应,是混合液态燃料,在低温冷冻靶丸内,形成均匀液体层的决定性因素。最后设计了用于研究的实验设备,通过理论计算给出了设备的设计和选型依据。

关键词：惯性约束核聚变低温冷冻靶温度梯度法三元混合燃料

基于ICF平面低温冷冻靶系统构想的设计实践

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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江西建材 2014年第10期 1-1页

作者：张敏袁钢浙江美阳国际工程设计有限公司浙江杭州310005

本文通过对ICF平面地冷冻系统设计及性能进行简要介绍,并提出初步设计思想。并研制出平面冷冻靶系统,再对系统的应用进行探讨。利用ICF平面低温冷冻靶系统。获得氩、氢平面的冷冻靶,来观察低温诱导聚变靶丸形变现象。

关键词： ICF 低温冷冻靶聚变靶丸系统设计性能

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冷冻靶屏蔽罩开启过程瞬态特性分析

西安交通大学学报 2019年第7期53卷 1-7页

作者：李翠陈洵厉彦忠西安交通大学能源与动力工程学院

针对冷冻靶屏蔽罩开启过程温度场发生突变导致冰层质量恶化的问题,数值研究了屏蔽罩开启过程中冷冻靶温度场的瞬态特性,并提出了温度控制优化方案。数值模拟基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型,借助考虑辐射环境变化的冷冻靶多重屏... 详细信息

针对冷冻靶屏蔽罩开启过程温度场发生突变导致冰层质量恶化的问题,数值研究了屏蔽罩开启过程中冷冻靶温度场的瞬态特性,并提出了温度控制优化方案。数值模拟基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型,借助考虑辐射环境变化的冷冻靶多重屏蔽罩非稳态模型,得到了黑腔气体压力、封口膜透射率等参数的影响规律,并分析比较了在不同冷环控制方案下开罩的数值结果。研究结果表明:屏蔽罩开启后,靶丸表面绝对温度急剧升高,均匀性迅速恶化;氦气压力增大时,开罩过程的靶丸表面绝对温度无明显变化,但最大温差显著增大;减小封口膜透射率,可有效减小靶丸表面温升和最大温差;存在一个最优冷流量,使屏蔽罩开启过程中温升和最大温差在较宽的透射率范围内满足打靶要求,所满足的透射率范围相对于定壁温开罩增加了19倍。所提优化方案对冷冻靶温度控制方面具有指导意义,可为顺利打靶提供一定的先决条件。

关键词：低温冷冻靶屏蔽罩透射率瞬态特性数值模拟

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冷冻靶屏蔽罩温度扰动动态特性分析

西安交通大学学报 2021年第6期55卷 113-120页

作者：陈冠华李翠郭富城厉彦忠西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

针对屏蔽罩温度波动导致冷冻靶燃料冰层均匀性降低的问题,基于用户自定义函数和离散坐标辐射模型,研究了辐射环境变化时黑腔冷冻靶系统的温度场动态特性,得到套筒吸收率和封口膜透射率等参数对靶丸表面温度场稳定性、均匀性的影响规律... 详细信息

针对屏蔽罩温度波动导致冷冻靶燃料冰层均匀性降低的问题,基于用户自定义函数和离散坐标辐射模型,研究了辐射环境变化时黑腔冷冻靶系统的温度场动态特性,得到套筒吸收率和封口膜透射率等参数对靶丸表面温度场稳定性、均匀性的影响规律。结果表明:屏蔽罩温度波动有两条传播路径,路径一为屏蔽罩封口膜靶丸,路径二为屏蔽罩套筒金腔氦气腔靶丸;典型工况下屏蔽罩振幅10 K的温度波动到靶丸外壁时衰减为0.85 mK,黑腔系统各表面温度振幅由大到小为靶丸外壁、套筒外壁、套筒内壁、金腔内壁;当封口膜透射率较小时减小套筒吸收率,或封口膜透射率较大时增大套筒吸收率,或减小封口膜透射率,均可显著提高靶丸表面温度场稳定性和均匀性。

关键词：低温冷冻靶屏蔽罩温度扰动动态特性数值模拟

冷冻靶降温过程温度场分布及冰层生存时间研究

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原子能科学技术 2020年第7期54卷 1332-1339页

作者：陈洵李翠厉彦忠郭富城西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

为在冷冻靶上成功实现惯性约束核聚变点火,需在打靶前将冷冻靶丸内冰层温度降低1.5 K。针对冷冻靶快速降温过程温度场发生突变导致冰层质量恶化的问题,数值研究了快速降温过程中冷冻靶温度场的瞬态特性,并提出了优化降温方案。数值模拟... 详细信息

为在冷冻靶上成功实现惯性约束核聚变点火,需在打靶前将冷冻靶丸内冰层温度降低1.5 K。针对冷冻靶快速降温过程温度场发生突变导致冰层质量恶化的问题,数值研究了快速降温过程中冷冻靶温度场的瞬态特性,并提出了优化降温方案。数值模拟基于Boussinesq假设,通过UDF编程,获得了降温速率的影响规律,并分析比较了不同延迟时间下延迟降温的数值结果。结果表明:降温开始时,最大温差急剧增大但最终趋于稳定;减小降温速率,可有效改善靶丸表面温度的均匀性,延长冰层的生存时间,使降温结束时冰层质量满足要求;具有特定延迟时间的延迟降温能改善靶丸外表面温度的均匀性从而增加冰层的生存时间,且存在最佳延迟时间使冰层的生存时间最长。

关键词：惯性约束核聚变低温冷冻靶快速降温生存时间

热梯度法制备低温靶丸的数学模型和有限元传热模型

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热梯度法制备低温靶丸的数学模型和有限元传热模型

作者：王金山华中科技大学

学位级别：硕士

惯性约束核聚变(ICF)能是未来的新能源,低温靶是ICF理想的靶型。本课题对热梯度法制备低温冷冻靶进行了研究,内容包括工作温度下,靶丸内燃料的气液两相组分组成分析以及混合燃料在靶丸内形成均匀液体(固体)层时所需的远端外加温度梯度... 详细信息

惯性约束核聚变(ICF)能是未来的新能源,低温靶是ICF理想的靶型。本课题对热梯度法制备低温冷冻靶进行了研究,内容包括工作温度下,靶丸内燃料的气液两相组分组成分析以及混合燃料在靶丸内形成均匀液体(固体)层时所需的远端外加温度梯度大小的模拟计算,并设计了用于验证理论模型的实验设备。利用靶丸内部的质量守恒,提出了一个靶丸内燃料的气液两相组分组成分析模型,分析了在工作温度下,低温冷冻靶丸内燃料液体层的厚度和充填温度,充填压力等的关系。为了获得靶丸内壁均匀的液体层,研究建立了混合燃料的自洽数学模型,在假设燃料液体层在靶丸内部均匀分布,靶丸内悬浮在液体燃料中的气泡与靶丸微球处于同心的位置的前提下,通过分析了气泡在这个位置上的受力平衡情况,给出了一个自洽的数学模型用于估算气泡悬浮在与靶丸小球同心位置时,近端温度梯度的大小,运用ANSYS有限元分析软件建立靶丸的传热模型,通过运用理论模型,分析靶丸的传热过程,模拟计算了ICF靶形成均匀的液体层所需的远端温度梯度的值,并将计算值与现有的实验结果进行了比较,结果与国外试验值吻合得较好,说明数学模型可以在制靶时应用。同时,设计加工了带光学窗口的低温恒温器,其工作温度为10～40K,温度梯度可在0～20K/cm内调节,控温精确度0.2K;建立了全息干涉条纹计算机实时记录系统。为下一步研究制靶提供了理论和设计依据。

关键词：惯性约束核聚变温度梯度法低温冷冻靶有限元分析低温恒温器