Experimental observations of the characteristics of hot electron and nonlinear processesproduced in special material

Making use of disk targets composed of several peculiar materials (foamAn, foam C8H8) and hohlraum with a special structure, experiments have been doneat "Xing Guang - II" laser facility, which study the characteristics of hot electronsand the related nonlinear processes such as Stimulated airman Scattering (SRS), TwoPlasma Decay (TPD), Stimulated Brillouin Scattering (SBS), etc.

激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。近年来,四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III原型和100 kJ激光装置上相继建立,部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识,还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响,促进了实验技术的精密化发展。在未来,还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术,面向点火黑腔条件,大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度,开展新物理机制的探索和研究,在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。

黑腔LEH堵孔实验研究取得新进展

在神光Ⅲ主机激光装置上,采用单端带激光注入孔(LEH)的桶状黑腔,利用极区分幅相机和极区附近X光条纹相机获得黑腔内壁附近和LEH附近等离子体的X射线发射时空演化图像,进而研究LEH堵孔特性。X光图像清晰地展示了激光光斑移动、LEH附近等离子体缩孔和堵孔过程,为优化LEH尺寸提供了实验依据。

万焦耳激光装置上多热力学路径高压加载技术实验研究

针对极端高压条件物质特性研究需求,在我国万焦耳激光装置上利用其高能量、高功率、任意整形长脉冲输出的技术优势先后开展了冲击压缩、准等熵压缩以及“预冲击准等熵压缩”复合热力学路径压缩等多种热力学路径的高压加载技术研究,建立了实用的高压加载设计方法,重点优化了高压加载源的平面性和干净性,发展了高压状态精密表征技术,实现了1011 Pa以上准等熵,1012 Pa以上冲击以及两种路径之间的宽区高压加载状态能力,为激光装置上的高压状态方程及相变动力学研究提供了重要的技术基础。

受激散射过程理论模型的发展与应用

在激光间接驱动的惯性约束聚变(ICF)中,高强度激光与低密度等离子体发生相互作用,会激发两种受激散射过程:受激布里渊散射和受激拉曼散射。它们会损失激光能量、破坏辐射场对称性、产生超热电子,从而危害聚变点火过程。因此,理解受激散射的物理过程并找到抑制其发展的有效方法,是ICF研究中重点关注的问题。介绍了中国激光聚变研究团队为研究受激散射过程而发展的多个理论模型,以及这些模型在实验数据分析中的具体应用。这些理论模型与实验研究一起,为提升受激散射过程的物理理解发挥了重要作用。

利用超快电子探针诊断受激拉曼散射静电波的数值模拟

利用二维粒子模拟程序EPOCH验证了超快电子束探针诊断受激拉曼散射产生的静电波的可行性。结果表明,电子束探针穿过静电波电场后会在电子束探针的横向上产生密度调制,密度调制呈周期性分布且沿静电波的传播方向移动,密度调制的波数对应静电波的波数且移动速度对应静电波的相速度,因此特定条件下可用于反推电子的温度、密度等信息。在诊断静电波的过程中,电子束探针的束长必须小于静电波的波长或者诊断设备的曝光时间必须小于静电波的周期。本研究提供了一种新型的直接诊断静电波和电子温度、密度的方法,对于推动受激拉曼散射等激光等离子体不稳定性的实验研究具有重要意义。

超热相干汤姆逊散射实验研究取得进展

在神光Ⅲ原型装置上,利用8束三倍频(351.0 nm)激光注入充气黑腔产生大尺度高温等离子体并激发高水平受激布里渊散射(SBS)过程。利用1束四倍频(263.3 nm)探针束和1套广角汤姆逊散射诊断系统,获得了三倍频激光SBS过程驱动的离子声波的超热相干汤姆逊散射(STS)光谱。通过对STS光谱和背向SBS光谱进行联合分析,揭示了SBS的时空演化过程。

市政工程预制装配式小箱梁架设技术应用

以工程实例探讨了预制小箱梁架设施工工艺,在施工过程中要综合分析道路的承载力及转弯半径,确保吊机的站位,做好施工前的准备工作,严格根据箱梁架设流程进行操作。通过该技术的应用大大节约了工期,箱梁架设快速方便,减少了对线路交通的影响,提高了施工效率,具有良好的应用效果。

间接驱动惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性

间接驱动惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)中,激光能量除了通过逆轫致机制被吸收和传输,还会激发各种参量不稳定性(受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)、受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)、双等离子体衰变(Two-Plasmon Decay,TPD)等),大幅降低激光-靶丸耦合效率并破坏辐射场对称性.因此,激光等离子体不稳定性是实现聚变点火的最大风险之一,研究、理解和抑制以SBS和SRS为主的激光等离子体不稳定性一直在激光聚变研究中占有重要地位.本文从激光(L)、等离子体(P)和不稳定性机制(Ⅰ)这三个方面介绍了激光间接驱动ICF框架下理解和抑制激光等离子体不稳定性(Laser Plasma Instability,LPI)的研究进展和机遇.

我国激光间接驱动黑腔物理实验研究进展

本文介绍了近年来我国在激光间接驱动惯性约束聚变中黑腔物理实验研究的进展.我们在神光系列激光装置上开展了一系列黑腔物理分解实验和黑腔辐射场综合实验,从多个方面研究了黑腔内部等离子体状态和辐射场特性.为了提升精密化实验能力,对黑腔物理实验主要诊断设备进行了不断优化改进、精密标定和一致性考核,并对激光能量平衡和光斑稳定性的影响做了分析研究,针对神光Ⅲ原型装置从物理设计、诊断、制靶、驱动器等多方面不断优化完善,建立了黑腔能量学精密物理实验能力,获得了一套具有较高置信度的自洽的黑腔能量学实验数据,同时初步探索研究了六孔球腔、三轴柱腔、贫铀腔、泡沫金腔等新型黑腔的辐射场特性.最后介绍了2017年刚完成的黑腔Au泡膨胀特性和激光注入孔(Laser Entrance Hole,LEH)堵孔特性的实验研究.这些实验获得了多个可重复、可理解、互相自洽的实验数据,使我们对黑腔能量学和辐射场分布的影响因素和规律有了更深入的认识.

基于神光100kJ装置的五倍频汤姆孙散射评估

基于神光100 kJ装置的实验条件,对深紫外五倍频汤姆孙散射诊断应用的可行性与适用性进行了评估,并与目前广泛应用的四倍频汤姆孙散射进行了对比,为面向惯性约束聚变等离子体高精度诊断的技术路线选择提供了参考。从探针束信号、驱动束本底和轫致辐射本底等方面进行评估,针对汤姆孙散射离子谱和电子谱测量波段分别开展讨论。结果表明:对于离子谱,采用五倍频探针束可以显著提升信背比;对于电子谱红峰,无论采用五倍频探针束还是四倍频探针束均受到驱动束强本底的干扰;对于电子谱蓝峰,采用五倍频探针束可以避开驱动束本底,但轫致辐射本底会显著增强。综合来看,五倍频汤姆孙散射对低原子序数等离子体的测量具有显著的优势,对高原子序数等离子体的测量优势并不明显。