基于高精度3D打印工艺的ICF调制靶

惯性约束聚变(ICF)中的瑞利-泰勒不稳定性(RTI)研究需要基于多种结构的调制靶,针对目前调制靶制备的工艺问题,采用双光子3D打印工艺制备了平面调制、平面复合调制及球壳型调制三种典型结构的调制靶,靶材料为光敏树脂(95%:C_(23)H_(38)N_(2)O_(8),5%:C_(4)H_(6)O_(2))。采用激光共聚焦显微成像分析了三种调制靶的实际结构参数,三种靶型的实测形貌及其参数与设计结构及参数具有良好匹配度。为进一步验证双光子3D打印新型工艺制备调制靶的可行性,实验团队在“神光Ⅱ”高功率激光实验装置上进行了纳秒激光打靶实验,结果显示靶表面的调制在激光直接驱动下受RTI的作用随时间呈增长趋势,初始峰谷值为4μm的调制在激光驱动2.5 ns后形成了长度达100μm的高密度射流,表明基于高精度3D打印工艺制备结构复杂的调制靶用于RTI研究具有较高可行性。

ICF分解实验用双介质调制靶的研制

为了研究惯性约束聚变(ICF)实验用靶丸不同密度界面的流体力学不稳定性增长,设计并制备了聚苯乙烯(CH)/碳气凝胶(CRF),CRF/硅气凝胶(SiO2)和CH/Al三种双介质调制靶。采用溶胶-凝胶工艺制备了密度分别为250和800mg/cm3的CRF气凝胶薄片;采用激光微加工工艺分别在两种不同密度的CRF薄片和工业用纯Al箔上引入调制图形;采用旋涂工艺在Al箔和CRF薄片(250mg/cm3)的调制表面制备一层CH薄膜,得到CH/Al和CH/CRF双介质调制靶,采用溶胶-凝胶工艺在CRF薄片(800mg/cm3)表面制备一层低密度SiO2气凝胶,得到CRF/SiO2双介质调制靶。采用电子天平、扫描电子显微镜、工具显微镜和台阶仪对所制备的CH/CRF,CRF/SiO2和CH/Al三种双介质调制靶进行靶参数测量。结果表明:三种双介质调制靶层与层之间结合紧密,界面清晰,调制图形为正弦,靶参数测量准确。

ICF流体力学不稳定性实验用柱状激波管的研制

在惯性约束聚变(ICF)实验中,点火靶丸表面(界面)的粗糙度和缺陷所产生的流体力学不稳定性是决定点火成功与否的关键因素之一,设计和研制流体力学不稳定性分解实验用靶是解决该问题的主要技术手段。结合国内外的研究现状和神光-Ⅱ激光装置的特点,设计并研制了一种新型柱状激波管。该靶型由三种介质组成,分别为调制聚苯乙烯(CH)圆片、柱状碳气凝胶(CRF)和CH微套管。调制CH圆片和柱状CRF通过微加工技术装配到CH微套管内,封装后形成柱状激波管。介绍了该靶型的设计原理和详细的制备工艺,并对相应的靶参数进行了测量。结果表明:柱状CRF气凝胶具有较好的成型性,长度、直径和密度分别为1000μm、730μm和250mg·cm-3;CH圆片的厚度和直径分别为15μm和730μm,表面调制图形的周期和峰谷差分别为100μm和4.3μm;实验得到的柱状激波管的轴向和径向最大装配误差分别为2μm和3μm。

碳气凝胶/聚苯乙烯双介质柱状靶的研制

介绍了碳气凝胶/聚苯乙烯(CRF/CH)双介质柱状靶的制备方法。使用溶胶-凝胶法和微模具原位成型法制备了直径为820μm的间苯二酚-甲醛(RF)气凝胶微柱,在氮气保护下进行高温碳化后得到直径为730μm、密度为250 mg.cm-3的CRF微柱;采用浸渍提拉法在CRF微柱柱面镀制一层厚度为26μm的CH薄膜,形成CRF/CH双介质结构;采用机械微切割技术制备了长度为1 mm,内径为730μm,壁厚为26μm的CRF/CH双介质柱状靶。实验研究了RF,CRF气凝胶微柱的制备工艺、微观形貌及CRF微柱轴向和径向的密度均匀性,探讨了影响CH薄膜厚度的主要因素,并对CH薄膜的表面形貌和两种材料之间的界面进行了表征。

球环型氚生产聚变堆概念设计

先进的球环型氚生产聚变堆是聚变能发展的中间应用产物。与传统托卡马克氚生产堆不同,在设计中利用了球形环的先进等离子体物理性能,并具有紧凑的结构特征,尽量利用真空室内的空间安置氚生产包层以减少氚泄露而增加氚增殖率,达到年生产富余氚1kg的目的,相应的堆利用因子为40%。在二维中子学计算的基础上,提出了ST TPR的初步概念设计,为下一步更详细具体的概念设计提供了直接的依据和重要的参考价值。

D-~3He商用堆工作物理参数的空间分析

由于D-~3He聚变堆不要求厚的包层和大的内侧空间,中子壁负载小得多,第一壁几乎是永久性的,维修更换问题减轻。采用低径比有利于电流驱动和较大的等离子体变形和好的垂直稳定性,以便得到大的等离子体电流,因而得到高的β和好的约束。本文从目前普遍采用的堆芯等离子体物理规律为基础,编制了DHE3TOK程序。研究了以D-~3He为燃料,低径比A=2.5工作在第一稳定区的商用堆特点。对它的工作物理参数空间范围进行广泛调查的基础上,提出了需要研究和发展的关键工程技术问题。

基于Fluent的ITER杜瓦的辐射换热分析

在ITER装置正常运行时,杜瓦内外温度不均,有一定的温度分布。考虑热辐射对杜瓦温度分布的影响,建立了用于辐射换热分析的杜瓦数值模拟模型,运用CFD软件Fluent对其进行数值模拟计算,得到杜瓦的温度分布,为后续的热应力分析提供了依据和参考。

旋涂法制备ICF分解实验用薄膜靶

采用旋涂工艺,以K9玻璃为衬底,制备低表面粗糙度的惯性约束聚变(ICF)分解实验用的聚苯乙烯(CH)和聚氯乙烯(PVC)平面薄膜靶,对它们的厚度、宽度和表面光洁度等靶参数进行测量.结果表明,CH和PVC平面薄膜靶的厚度分别为18μm和6μm,对应的宽度分别为200μm和300μm.CH和PVC平面薄膜靶都具有较好的表面光洁度,它们平均粗糙度Ra的最大值分别3.7 nm和4.5 nm,TIR表面最高点与最低点差值TIR的最大值分别58.4 nm和56.8 nm.

聚变实验嬗变堆包层中子学概念设计研究

基于聚变实验装置（ＪＥＴ）及其物理实验已达到的Ｄ－Ｔ等离子体参数水平，在一维燃耗计算和分析的基础上，给出了氚自持、年可处理１１个左右标准压水堆（３０００ＭＷ）年产的长寿命锕系元素和一定数量裂变产物的聚变实验嬗变堆包层初步的中子学概念设计方案。

聚酰亚胺平面/调制薄膜的制备与测量

采用联苯四羧酸二酐(PMDA)和对苯二胺(PDA)为二酐和二胺,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂制备了聚酰胺酸溶液(PAA).采用旋涂工艺,以K9玻璃或调制模版为衬底,制备了聚酰亚胺(PI)平面/调制薄膜.对其厚度、结构、表面粗糙度和表面调制图形进行了测量,研究了其厚度与旋涂速度和PAA溶液浓度的对应关系.结果表明,PAA溶液在马弗炉中进行370℃热处理,可以完全转化为PI;通过旋涂法制备PI平面薄膜的平均粗糙度Ra的最大值和最小值分别为3.7 nm和3.1 nm;PI平面薄膜最小厚度为1μm,且其厚度随着旋涂速度增大而减小,随着PAA溶液浓度的增大而增大;PI调制薄膜的周期和振幅分别为100μm和4.8μm,在调制图形转移过程中,周期不变,而振幅存在0.2μm的转移误差.

Sonoluminescence and cold fusion

Ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅａｎｄｃｏｌｄｆｕｓｉｏｎ￥ＴＶＰｒｅｖｅｎｓｌｉｋ（２ＥＧｒｅｅｎｅｒｙＣｏｕｒｔ，ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＢａｙ，ＨｏｎｇＫｏｎｇ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｈｅｏｒｙｏｆｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＳＬ）ｐｒｏｐｏｓ...