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第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：李沫王亮平孙铁平张金海西北核技术研究所清华大学工程物理系

为了抑制丝阵Z箍缩初始阶段由于单丝电爆炸形成的核冕结构,在快前沿直线脉冲变压器平台(FLTD)上开展了二级铝丝阵实验研究。FLTD平台的输出电流峰值为8000k A,脉冲前沿为00ns。实验建立了激光阴影、干涉以及可见光分幅相机等等离子体光... 详细信息

为了抑制丝阵Z箍缩初始阶段由于单丝电爆炸形成的核冕结构,在快前沿直线脉冲变压器平台(FLTD)上开展了二级铝丝阵实验研究。FLTD平台的输出电流峰值为8000k A,脉冲前沿为00ns。实验建立了激光阴影、干涉以及可见光分幅相机等等离子体光学诊断系统,采用罗氏线圈分别测量通过负载的总电流和通过上层丝阵的电流。实验结果表明,电流在上层丝阵和反转型丝阵之间呈感性分配,通过上层丝阵的电流为200k A;反转型丝阵铝丝的融蚀与普通丝阵类似,区别消融等离子体在全局磁场的作用下向外扩展;而对于上层丝阵,铝丝核膨胀很快,大部分丝核形成气态蒸汽原子,仅在边界处发生电离形成了等离子体,与普通丝阵相比,改变了丝核的物理状态,抑制了早期核冕结构的发展。

关键词： Z箍缩核冕结构二级丝阵

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铝单丝Z箍缩形成无核冕结构的物理分析

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强激光与粒子束 2014年第2期26卷 264-269页

作者：吴坚李兴文史宗谦贾申利邱爱慈电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049

针对铝单丝Z箍缩负载,计算其可形成金属蒸气而不形成核冕等离子体的电路和负载参数范围。提出了铝丝电爆炸形成金属蒸气的能量沉积判据和击穿电压判据;建立了热动力学模型,选取电路参数使得金属丝气化时放电回路电流恰好迅速下降,从而... 详细信息

针对铝单丝Z箍缩负载,计算其可形成金属蒸气而不形成核冕等离子体的电路和负载参数范围。提出了铝丝电爆炸形成金属蒸气的能量沉积判据和击穿电压判据;建立了热动力学模型,选取电路参数使得金属丝气化时放电回路电流恰好迅速下降,从而避免发生电压击穿。计算了典型电路下的负载电流、电压、电阻及沉积能量的变化曲线,并分析了回路总电感、充电电压以及负载丝长度、直径对其的影响规律。计算结果表明:当储能电容为150pF、充电电压为65kV、回路电感为300nH时,可驱动直径20μm、长2cm的铝丝电爆炸形成铝丝蒸气。快电流前沿、小丝直径和较短的丝长度有助于提高负载中的单位质量沉积能量,容易电爆炸形成金属蒸气负载。

关键词： Z箍缩等离子体铝丝电爆炸核冕结构金属蒸气电压击穿

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丝阵负载Z箍缩早期过程的研究

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强激光与粒子束 2018年第8期30卷 97-105页

作者：石桓通邹晓兵朱鑫磊赵屾王新新清华大学电机系北京100084

利用X箍缩等离子体产生的μm级、亚ns脉冲X射线点源对双丝电爆炸过程进行了X射线背光照相,结果表明:真空环境下爆炸丝通常形成"核冕"结构,即高密度丝核表面围绕着低密度冕等离子体;随后在全局磁场驱动下,冕层将被连续剥离并向轴线汇聚,... 详细信息

利用X箍缩等离子体产生的μm级、亚ns脉冲X射线点源对双丝电爆炸过程进行了X射线背光照相,结果表明:真空环境下爆炸丝通常形成"核冕"结构,即高密度丝核表面围绕着低密度冕等离子体;随后在全局磁场驱动下,冕层将被连续剥离并向轴线汇聚,形成"先驱等离子体",大大降低丝阵的内爆品质。针对上述问题,进一步对实现"无核丝爆"(提高丝核沉积能量实现金属丝的均匀汽化)的方法进行了研究。实验结果表明:提高驱动电流上升率以及在金属丝表面构造正向径向电场均有利于丝核沉积能量的提高。结合上述两种方法,提出了阴极串联闪络开关的电极构型,大幅度提高了丝核沉积能量:正负极性驱动电流下比能量分别提高到原来的2倍(从5.7eV/atom到13eV/atom)和3.5倍(3.4eV/atom到12eV/atom),均超过了钨丝汽化能(8.8eV/atom),且激光干涉图像表明爆炸产物具有很高的汽化率,即实现了"无核丝爆"。

关键词： Z箍缩金属丝电爆炸核冕结构质量消融闪络开关无核丝爆

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预脉冲电流调控丝阵Z箍缩内爆行为的研究

预脉冲电流调控丝阵Z箍缩内爆行为的研究

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第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：吴坚卢一晗张道源李兴文孙凤举姜晓峰王志国邱爱慈西安交通大学西北核技术研究所

基于双脉冲电流源"秦-1"装置,开展预脉冲电流调控丝阵Z箍缩负载内爆行为的研究。"秦-1"装置由一台脉冲电流源和一台主脉冲电流源组成。预脉冲电流源的电流峰值为10 k A、前沿约50 ns,主脉冲电流源峰值为1 MA、前沿为170 ns,预主脉冲源... 详细信息

基于双脉冲电流源"秦-1"装置,开展预脉冲电流调控丝阵Z箍缩负载内爆行为的研究。"秦-1"装置由一台脉冲电流源和一台主脉冲电流源组成。预脉冲电流源的电流峰值为10 k A、前沿约50 ns,主脉冲电流源峰值为1 MA、前沿为170 ns,预主脉冲源的放电时刻可调。在预脉冲电流的作用下,银丝阵、涂层钨丝阵可被加热至完全气化而不形成核冕结构。气化的金属蒸气柱在真空中自由膨胀约100 ns后,主脉冲电流加入驱动气化的金属蒸气柱内爆。从激光探针图像上看,金属丝阵气化后的内爆动力性行为与普通丝阵由显著不同,消融过程得到消除,由于不均匀消融引起的磁流体不稳定性的初始种子得到消除,内爆时没有拖尾质量。因此,该方法有望改善内爆品质,取得丝阵Z箍缩X射线辐射功率提升的新突破。

关键词：丝阵Z箍缩核冕结构无核丝爆

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“强光一号”二级Al丝阵实验研究

“强光一号”二级Al丝阵实验研究

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中国核学会2017年学术年会

作者：张金海邱爱慈王亮平李沫孙铁平吴撼宇丛培天强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西北核技术研究所清华大学工程物理系

作为一种特殊的Z箍缩负载构型,二级丝阵主要由上层负载丝阵和下层反转型丝阵构成,其中负载丝阵的结构和丝数与普通丝阵类似,而反转型丝阵构型与普通丝阵相反,其在电流自磁场的作用下发生外爆,起到断路开关的作用,断路时间主要取决于铝... 详细信息

作为一种特殊的Z箍缩负载构型,二级丝阵主要由上层负载丝阵和下层反转型丝阵构成,其中负载丝阵的结构和丝数与普通丝阵类似,而反转型丝阵构型与普通丝阵相反,其在电流自磁场的作用下发生外爆,起到断路开关的作用,断路时间主要取决于铝丝参数。二级丝阵设计时满足:在装置的预脉冲阶段大部分电流通过反转型丝阵,少部分电流经过负载丝阵进行预处理,以使铝丝全部汽化,抑制核冕结构的产生。基于"强光一号"加速器(1.4 MA,约100ns),开展了二级Al丝阵的实验研究。实验中二级Al丝阵等长,均为20 mm,负载丝阵为8根15μm铝丝,反转型丝阵为2根15μm铝丝。实验结果表明,在装置的预脉冲及主电流开始的一段时间里,反转型丝阵首先发生消融并外爆,断路时间为45～50 ns;负载Al丝阵在电流开始阶段实现了完全汽化,丝核膨胀至1.7～1.8 mm,抑制了核冕结构的产生,同时在后续内爆阶段,降低了等离子体不稳定性的发展速度,减少了拖尾质量。

关键词： Z箍缩二级丝阵反转型丝阵汽化核冕结构

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