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惯性约束聚变黑腔内等离子体界面处的动理学效应及其影响

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强激光与粒子束 2020年第9期32卷 93-103页

作者：蔡洪波张文帅杜报燕鑫鑫单连强郝亮李志超张锋龚韬杨冬邹士阳朱少平贺贤土北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院北京100094

在惯性约束聚变物理研究中,等离子体界面处的动理学效应及其时空演化特性近年来受到重点关注,因为它会显著影响激光能量沉积、激光等离子体不稳定性、辐照对称性、黑腔和内爆性能等诸多物理。准确描绘等离子体特征界面附近的动理学效应... 详细信息

在惯性约束聚变物理研究中,等离子体界面处的动理学效应及其时空演化特性近年来受到重点关注,因为它会显著影响激光能量沉积、激光等离子体不稳定性、辐照对称性、黑腔和内爆性能等诸多物理。准确描绘等离子体特征界面附近的动理学效应是惯性约束聚变物理设计的基本需求,也是高能量密度物理中的具有挑战且未完全解决的问题。重点回顾近几年来本团队围绕等离子体动理学效应及其影响开展的一些研究工作:(1)聚变黑腔中金等离子体与靶丸冕区等离子体边缘处的电场结构及其加速的高能离子对内爆对称性的影响;(2)激光光路上高Z-低Z等离子体界面处的电场产生机制及其导致的反常离子扩散对激光等离子体不稳定性的影响;(3)等离子体中电磁场结构的质子照相反演。

关键词：惯性约束聚变动理学效应电磁场时空演化内爆对称性激光等离子体不稳定性质子照相反演

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激光惯性约束聚变动理学效应研究进展

强激光与粒子束 2021年第1期33卷 88-96页

作者：单连强吴凤娟袁宗强王为武蔡洪波田超张锋张天奎邓志刚张文帅滕建毕碧杨思谦杨冬周维民谷渝秋张保汉朱少平中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体重点实验室四川绵阳621999 西南科技大学极端条件物质特性联合实验室四川绵阳621010 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

动理学效应的研究是近年来激光惯性约束聚变领域的研究热点,有助于理解实验结果和传统流体模拟之间的偏差。间接驱动黑腔中等离子体的温度、密度跨越多个量级且靶丸组分复杂,在局域的高温低密度区域,粒子的非平衡效应开始变得显著,可能... 详细信息

动理学效应的研究是近年来激光惯性约束聚变领域的研究热点,有助于理解实验结果和传统流体模拟之间的偏差。间接驱动黑腔中等离子体的温度、密度跨越多个量级且靶丸组分复杂,在局域的高温低密度区域,粒子的非平衡效应开始变得显著,可能会间接影响内爆性能。对ICF领域动理学效应的概念和部分进展做了简要综述。

关键词：激光聚变动理学效应非平衡

强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制

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物理学报 2024年第5期73卷 228-236页

作者：刘庆康张旭蔡洪波张恩浩高妍琦朱少平北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京计算科学研究中心北京100088 上海激光等离子体研究所上海201899

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一... 详细信息

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型.通过选择适当的强度调制包络,能够打断背散光在强脉冲中的放大过程,降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率,并大幅减少背散光份额和热电子产额.数值模拟表明,强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力.对于平均功率为1.0×10^(15)W/cm^(2),带宽为0.6%的二倍频宽带激光,使用强度调制技术后,反射率下降了1个数量级,20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%.上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性,并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考.

关键词：惯性约束聚变动理学效应宽带激光受激拉曼散射

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低维晶格系统能量传导与扩散研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2021年第3期51卷 136-153页

作者：赵鸿王矫张勇贺达海符维成厦门大学物理科学与技术学院物理学系厦门361005 天水师范学院物理系天水741001

低维晶格系统中的能量输运和扩散已成为非平衡统计物理输运理论的前沿课题,正在蕴育线性响应理论之后的近平衡理论的新突破.本文重点介绍厦门大学课题组在这个方向上的主要进展,阐述基于粒子间相互作用势函数的对称性所建立的输运和扩... 详细信息

低维晶格系统中的能量输运和扩散已成为非平衡统计物理输运理论的前沿课题,正在蕴育线性响应理论之后的近平衡理论的新突破.本文重点介绍厦门大学课题组在这个方向上的主要进展,阐述基于粒子间相互作用势函数的对称性所建立的输运和扩散的基本理论框架以及基于系统哈密顿函数求解输运系数的路线图和相关进展.本文还将揭示能量均分所遵循的普适规律,探讨这些规律和输运行为之间的内在联系,并报告在耦合输运研究方面发现的新奇效应.

关键词：非平衡态统计物理输运扩散热传导动理学效应流体力学效应热电热化

漂移动理学阻尼和等离子体剪切流对CFETR中电阻壁模影响的数值研究

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漂移动理学阻尼和等离子体剪切流对CFETR中电阻壁模影响的数值研究

作者：房玉大连理工大学

学位级别：硕士

托卡马克装置是成功实现聚变能发电最有希望的磁约束装置之一。中国聚变工程试验堆CFETR是中国聚变发展路线上的下一个托卡马克装置。在托卡马克装置运行过程中,宏观磁流体不稳定性会严重影响聚变装置的比压进而影响装置的经济效益。而... 详细信息

托卡马克装置是成功实现聚变能发电最有希望的磁约束装置之一。中国聚变工程试验堆CFETR是中国聚变发展路线上的下一个托卡马克装置。在托卡马克装置运行过程中,宏观磁流体不稳定性会严重影响聚变装置的比压进而影响装置的经济效益。而外扭曲模(external kink mode简称XK)作为其中最重要的不稳定模式,会严重影响装置的稳态运行。研究表明,距离等离子体边界较近的电阻为零的理想导体壁可以完全抑制托卡马克中的外扭曲模。但是,在现实中并不存在电阻为零的理想导体壁,导体壁中会有有限电阻,被称之为电阻壁。当采用电阻壁对外扭曲模进行抑制时,由于导体壁中有有限电阻,会有残余不稳定性,称为电阻壁模(resistive wall mode简称RWM)。电阻壁模的时间尺度比外扭曲模长很多,为磁场在导体壁中扩散的时间尺度,大约在微秒量级。对于聚变装置,电阻壁模是必须面对的宏观磁流体不稳定性。本文基于13MA CFETR稳态运行平衡,利用MARS-K程序进行了电阻壁模稳定性的研究。抑制电阻壁模的主要途径有主动控制和被动控制两种。本文研究被动控制对电阻壁模的抑制作用。被动控制是指电阻壁模与各种耗散发生共振阻尼来控制电阻壁模增长的方法。本文主要研究两种耗散对电阻壁模的抑制作用,即研究平行离子声波和捕获热粒子的进动漂移运动对电阻壁模的抑制作用。本论文安排如下。第一章简要介绍了聚变能源的背景和研究不稳定模式的必要性。核聚变产生的能源具有安全、清洁、可持续等优点,是理想能源的最佳选择。发生核聚变反应需要满足劳森判据。对于磁约束聚变装置,能量约束时间需要达到秒的数量级。而聚变装置中的宏观磁流体不稳定性会影响装置的稳态运行,严重时会导致放电终止。第二章主要介绍了本文所用的MARS-K程序、后文会用到的动理学系数?、CFETR13MA稳态运行平衡以及研究中会用到的三种不同的等离子体旋转剖面,即均匀流剖面、与国际热核聚变实验堆ITER设计位形类似的等离子体旋转剖面和CFETR等离子体流剖面。第三章只考虑平行离子声波对电阻壁模的抑制作用,研究了平行粘滞系数,等离子体比压和旋转对电阻壁模的影响。同时还研究了三种不同的旋转剖面对RWM的作用。第四章仅考虑捕获热粒子的进动漂移运动对电阻壁模的抑制作用,研究了?、等离子体旋转和等离子体比压对RWM的作用。并且发现在比压比较大时,会存在两支动理学根。最后给出了本文的结论与展望。

关键词：电阻壁模动理学效应 MARS-K CFETR