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pts装置脉冲输出开关

强激光与粒子束 2012年第10期24卷 2516-2520页

作者：夏明鹤计策王玉娟王勐谢卫平丰树平中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

出于开关性能参数和结构要求考虑,pts装置脉冲输出开关设计为3对自击穿电极间隙的水介质开关,间隙结构采用板-球间隙的同轴-三平板结构。选择水介质自击穿开关作为研究对象,进行了1.5 MV同轴结构开关研究,并在此基础上开展了4MV同轴-三... 详细信息

出于开关性能参数和结构要求考虑,pts装置脉冲输出开关设计为3对自击穿电极间隙的水介质开关,间隙结构采用板-球间隙的同轴-三平板结构。选择水介质自击穿开关作为研究对象,进行了1.5 MV同轴结构开关研究,并在此基础上开展了4MV同轴-三平板结构开关研究。开关实验达到的技术指标为:自击穿电压3.5MV,导通电流500kA,电感65nH,自击穿时间分散性极差4.0ns(1.3ns均方根值)。

关键词： pts装置脉冲输出开关同轴-三平板结构抖动

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pts装置工作模式及波形调节

强激光与粒子束 2012年第11期24卷 2768-2772页

作者：夏明鹤计策王玉娟王勐李逢丰树平谢卫平中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

为了对即将建成的pts装置的实验能力进行分析,对装置的工作模式及波形调节能力进行了分析。装置具有三种工作模式:短脉冲模式、长脉冲模式和波形调节模式。在不同的工作模式下,装置可以进行不同负载的实验研究。在基本工作模式下,在15n... 详细信息

为了对即将建成的pts装置的实验能力进行分析,对装置的工作模式及波形调节能力进行了分析。装置具有三种工作模式:短脉冲模式、长脉冲模式和波形调节模式。在不同的工作模式下,装置可以进行不同负载的实验研究。在基本工作模式下,在15nH负载上输出前沿90ns、幅值8～10 MA脉冲电流。通过电路模拟,对装置在三种工作模式下预计的负载电流输出进行了分析,短脉冲模式下装置负载电流的上升时间约90ns,长脉冲模式时约200ns,波形调节模式时可以达到400ns。模拟结果表明,通过调节激光触发气体开关的触发方式和脉冲输出开关及装置其他参数,pts装置可以输出脉冲前沿100～400ns、波形形状在一定范围可调的强电流脉冲。

关键词： pts装置工作模式波形调节激光触发气体开关水介质开关

应用于pts装置的多通道X射线二极管阵列谱仪

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强激光与粒子束 2016年第8期28卷 149-154页

作者：张思群李晶王昆仑但加坤黄显宾赵屹东郑雷中国工程物理研究院流体物理研究所脉冲功率科学与技术重点实验室四川绵阳621900 中国科学院高能物理研究所北京100039

介绍了用于pts(初级实验平台)装置上Z箍缩内爆物理实验诊断的多通道X射线二极管(XRD)阵列谱仪原理、性能及主要参数,给出了根据实验结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在pts装置上开展的首轮物理实验中,使用多通道XRD阵列谱仪对Z箍缩产... 详细信息

介绍了用于pts(初级实验平台)装置上Z箍缩内爆物理实验诊断的多通道X射线二极管(XRD)阵列谱仪原理、性能及主要参数,给出了根据实验结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在pts装置上开展的首轮物理实验中,使用多通道XRD阵列谱仪对Z箍缩产生的等离子体源辐射的软X射线能谱、功率、能量进行测量,给出了测量结果及分析,并与其他参试设备测量结果进行了比较。

关键词： Z箍缩软X射线 X射线二极管 pts装置脉冲功率

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pts装置Marx发生器实验研究

高能量密度物理 2011年第1期 29-33页

作者：计策丰树平夏明鹤傅贞王治李勇姚斌王玉娟中国工程物理研究院流体物理研究所108室四川绵阳621900

介绍了pts装置的Marx发生器以及实验研究结果，分析了发生器建立时间存在差异的原因，提出了减小多台发生器同步运行建立时间差异的方法。实验结果表明：在60kV充电电压、62％欠压比下，各台发生器建立时间在240-290ns范围内，抖动小于... 详细信息

介绍了pts装置的Marx发生器以及实验研究结果，分析了发生器建立时间存在差异的原因，提出了减小多台发生器同步运行建立时间差异的方法。实验结果表明：在60kV充电电压、62％欠压比下，各台发生器建立时间在240-290ns范围内，抖动小于7ns；同一油箱的2台发生器同步实验，建立时间分散性为10ns，抖动小于6ns。

关键词： pts装置 Marx发生器同步建立时问抖动

维普期刊数据库评论

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高功率低阻抗三平板传输线的设计

强激光与粒子束 2010年第3期22卷 519-523页

作者：关永超王勐丰树平曹文斌中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

设计了Z箍缩实验装置中单路模块样机的低阻抗水介质三平板结构的传输线。根据三平板传输线的结构参数及相关计算公式,得到所设计的三平板传输线实际阻抗为4.08Ω(设计阻抗为4.00Ω)。在考虑传输线内板边缘与水箱耦合电容影响的条件下,... 详细信息

设计了Z箍缩实验装置中单路模块样机的低阻抗水介质三平板结构的传输线。根据三平板传输线的结构参数及相关计算公式,得到所设计的三平板传输线实际阻抗为4.08Ω(设计阻抗为4.00Ω)。在考虑传输线内板边缘与水箱耦合电容影响的条件下,采用有限元方法精确计算得到三平板传输线阻抗为3.77Ω。根据实验得到的传输线入口、出口电压电流测量结果,计算得到三平板传输线的实际运行阻抗为3.83Ω,与计算结果基本一致。另外,还对三平板传输线进行了静电场计算和分析,耐压实验表明,当三平板传输线出口电压达到3.1 MV时,未出现绝缘闪络,绝缘设计满足指标要求。

关键词： Z箍缩 pts装置三平板传输线特性阻抗耦合电容

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Z箍缩初级实验平台模块样机

强激光与粒子束 2009年第3期21卷 463-467页

作者：丰树平李洪涛谢卫平邓建军夏明鹤计策王勐关永超何安中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生部四川绵阳621900

正在研制的Z箍缩实验装置(Z-pinchPrimaryTestStand,pts装置),由24个基于Marx发生器和水线的性能、结构相同的模块组成,各模块产生的大电流脉冲在绝缘堆上汇集后经磁绝缘传输线汇流到负载区,要求在不到0.2Ω的低阻抗负载上得到8MA以上电... 详细信息

正在研制的Z箍缩实验装置(Z-pinchPrimaryTestStand,pts装置),由24个基于Marx发生器和水线的性能、结构相同的模块组成,各模块产生的大电流脉冲在绝缘堆上汇集后经磁绝缘传输线汇流到负载区,要求在不到0.2Ω的低阻抗负载上得到8MA以上电流,电流上升时间小于90ns。研制的样机模块由Marx发生器、中间储能器、激光触发开关、脉冲形成线、水介质自击穿脉冲形成开关、三板型脉冲传输线组成,样机模块输出电流450kA、输出电压2.2MV、输出脉冲功率0.95TW,从触发激光器信号输出到负载电压上升的系统延迟时间抖动小于6ns。

关键词： Z箍缩 pts装置激光触发多级多通道开关三板传输线 Marx发生器抖动传输效率

金属丝阵负载阻抗特性的初步研究与负载优化设计

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金属丝阵负载阻抗特性的初步研究与负载优化设计

作者：赵海龙中国工程物理研究院

学位级别：硕士

Z箍缩（Z-pinch）是一种将电容器中的电能耦合到高密度等离子体中的一种非常有效的技术,起源于20世纪50年代,受到自身不稳定性和装置驱动能力的制约,该项技术在很长的一段时间内没有得到很好的发展。20世纪90年代,经过了近半个世纪的低... 详细信息

Z箍缩（Z-pinch）是一种将电容器中的电能耦合到高密度等离子体中的一种非常有效的技术,起源于20世纪50年代,受到自身不稳定性和装置驱动能力的制约,该项技术在很长的一段时间内没有得到很好的发展。20世纪90年代,经过了近半个世纪的低迷期后,在世界各国科学家共同努力下,Z-pinch技术取得了突破：在使用金属丝阵负载的情况下,获得了200TW左右的辐射功率,能量转化效率达到了15%之高;迎来了发展的黄金时代,成为最重要的实验室用X射线源之一,在多个相关领域的研究扮演了重要的角色。为了更好的研究Z-pinch技术,其中一个重要的目标就是要弄清楚其装置负载的内爆过程,这就需要对负载的整体特性进行了解。本文选择当前实验室最常使用的金属丝阵负载为研究对象,结合现有实验装置“阳”加速器为载体,对金属丝阵负载作为一个整体在整个Z-pinch装置中所起到的作用进行了研究,重点考虑负载本身的阻抗特性表现,及负载参数对装置和实验结果的影响。具体方法如下：基于描述Saturn装置的ZORK模型,使用PSPICE语言建立了适用于“阳”加速器使用的金属丝阵负载模型并进行了计算,将数值模拟的结果同实验结果进行了对比,讨论了影响模拟结果的相关因素,并对比较结果进行了分析,给出了适合使用的负载模型具体参数,同时关于此负载模型的适用性及缺点进行了分析。在此基础上,利用所得到的结果,对在建的pts装置进行负载优化设计,综合计算后,对pts装置的整体性能评估,给出装置驱动能力的主要参数,并设计最优化的负载参数以供实验使用,具体实施方法如下：基于描述Saturn装置的ZORK模型,使用PSPICE语言建立零维负载模型,使用此模型讨论并计算了不同条件参数下负载的电流曲线,讨论负载参数对电流曲线的影响,给出pts装置整体驱动能力评估;并选择优化的电流曲线作为MHD计算的初始条件,计算结果进行比较讨论,得到最适合实验使用的负载参数条件。计算得到pts装置的总体驱动能力为：pts装置的驱动电流约10MA,电流上升时间（10%-90%）约90ns左右,优化后负载的取值范围约为：负载半径R取值8.75mm-10mm,负载质量m取值4mg-5mg之间,负载高度建议取值2cm固定,得到的优化负载内爆时间约120ns,辐射功率在70TW-100TW之间,优化辐射能量约700kJ,能量转换效率10%。计算给出建议实验采用的最优化负载加载条件为：选择132根单丝半径为5μm的钨丝丝阵负载,负载半径选择1cm,负载质量为4mg,负载高度为2cm;此负载内爆时间约120ns,理论辐射功率峰值约100TW,辐射能量预期为1MJ,能量转换效率约15%。pts装置驱动能力,总体上基本与Saturn装置处于同一水平,但稍优于Saturn,取决于实验负载的设计情况。通过本文的研究工作,对Z-pinch整个发展历史及负载研究状况有了更深一步的认识,对金属丝阵负载的阻抗特性有了初步的研究,同时对“阳”加速器和pts装置有了一定的了解,学习和掌握了优化设计金属丝阵负载方法,给出了pts装置驱动能力的评估和建议实验采用的最优化负载加载条件,对装置建设和实验开展具有一定的指导意义。

关键词： Z箍缩(Z-pinch) 丝阵负载优化设计 pts装置