神光Ⅲ主机装置真空靶室组件研制

针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题,对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路,设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构,并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪,设计修配调整垫等,解决了现场精密加工问题,实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明,48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8μm。建成后,靶室中心高度偏差为±0.12mm,水平偏差达到±0.18mm,各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40mm。

神光-Ⅲ 3ω光路自动准直系统设计

基于闭环反馈控制理论,对神光-Ⅲ3光源自动准直系统进行设计,分析系统的工作原理、控制算法和软件控制流程。对准直过程中电动控制对于控制结果影响的变化规律建立了数学模型,旨在克服俯仰和方位相互联动对准直精度的影响。采用二维镜架自动准直方案,使准直偏差在预定调整范围内不断收敛。神光-Ⅲ调试现场的准直结果证明:该自动准直系统达到了设计要求,即自动准直系统在半小时内完成8路光束的光束准直,其角度误差≤5.0%/空间滤波器小孔直径,平移误差≤1.0%(光束近场直径精度)。

神光Ⅲ主机装置内爆中子和伽马辐射特性的数值模拟

采用三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗程序JMCT,对神光Ⅲ主机靶场进行精细几何建模,使用该模型通过计算获得了DD内爆聚变中子及伽马射线在靶场环境的空间分布以及能谱和飞行时间谱。根据计算结果对散射中子和伽马射线的特性进行了讨论,并定量分析了散射中子噪声和伽马噪声分别对下散中子产额测量和高能X射线照相的影响。研究结果表明:必须进行有效的辐射屏蔽设计才能使下散中子产额测量和高能X射线照相的信噪比优于10。

神光Ⅲ原型装置直接驱动均匀辐照设计及在快点火中的潜在应用

研究了基于间接驱动设计的神光Ⅲ原型装置在直接驱动方式下提供的辐照均匀程度,在考虑激光瞄准偏差以及激光束间能量偏差的情况下,通过优化激光光斑内部光强分布实现了球靶表面较高程度的均匀辐照。研究表明光强均方根随激光偏差的减小而降低。在优化结果基础上,分析了优化光强与实际光强的联系,指出可通过同步放缩具有长度量纲的量调整靶球表面平均光强,为后续靶设计提供了依据。最后,研究了优化结果在直接驱动快点火技术途径下的应用,分析了导引锥对激光传输的影响,表明当导引锥位于靶球两极方向,并且半锥角小于30°时,导引锥对锥外部靶球表面的光强分布影响较小,优化结果亦可应用于直接驱动快点火。

基于CORBA的三层C/S模式分布式控制系统

神光Ⅲ原型装置集中控制系统是一个由十多个具有不同控制功能子系统集成的大型分布式计算机控制系统,被控设备类型复杂,控制点众多,控制要求高,需要对信息与资源共享、控制系统与物理环境协调一致等问题进行优化设计;为了增加服务端程序的可移植性、可维护性,减轻客户端的开发难度,对传统的两层C/S模式进行层次重构,采用分布式软件技术及3层C/S控制模式能够实现子系统设备的有效控制及信息数据的实时传输,采用中间件CORBA技术能实现网络通讯的平台及地域无关性;实践表明,CORBA及多层C/S控制模式的分布式软件控制系统是神光Ⅲ原型装置理想的软件控制方案。

主机装置靶场建筑结构的地震易损性分析

地震易损性是指在不同地震强度作用下结构达到或超过某种极限状态的概率分布描述。为了对神光Ⅲ主机装置靶场建筑结构进行地震易损性评估,采用汶川地震波作为输入,对靶场建筑结构进行非线性时程分析。并以最大层间位移角作为结构破坏指标,以PGA(Peak Ground Acceleration)作为地震动强度指标,分析得到了结构的地震易损性曲线和易损性矩阵,当发生8度及9度罕遇地震时,主机装置靶场建筑结构发生破坏损伤概率很小的结论。

高功率激光装置计算机集中控制系统的数据通讯

高功率激光装置—神光Ⅲ原型装置三层体系结构中,系统总控管理服务器、管理FEP、控制FEP间的通讯采用计算机网络。FEP到设备间则根据不同需求和现场环境采用不同底层网络通讯技术和协议。工作时,系统所有信息传输均为纵向,各同级设备间的信息传输须经过特殊授权后才能进行。

神光III原型装置计算机集中控制系统数据库设计

神光III原型装置,采用两级数据库设计,包括总控和服务FEP及分控服务FEP。数据库同步方案包含系统公用表及各类基础表同步、试验数据表同步及采用联机分布式事务管理约束对参数表同步。并以方案为中心进行试验,其参数录入、数据采集、存储、分析遵循程序运行及管理流程。方案的优化过程需要操作人员的介入。

神光Ⅲ原型装置主放大器剩余热畸变模拟研究

给出了神光Ⅲ原型装置主放大器系统的热畸变模型 ,该模型包括三个模块 :热传输模块、热弹性力学模块、光学模块。利用该模型对原型装置的剩余热波前畸变进行了研究。初步结果表明 ,通过优化的冷却方案 ,可以在装置预定的运行周期内将激光工作介质内的温度梯度和总体平均温度冷却到可以接受的水平 ,剩余热波前畸变满足设计要求。

我国激光惯性约束聚变实验研究进展

介绍国内自2000年以来的激光惯性聚变(inertial confmement fusion,ICF)实验研究进展,主要内容为神光Ⅱ激光装置上的实验,也对刚建成不久的神光Ⅲ原型装置上的实验作简要介绍.在神光Ⅱ激光装置上开展了多项的物理实验研究,进行了系列综合和分解实验,获得的主要实验技术指标为:黑腔峰值辐射温度超过二百万度;辐射驱动DT聚变中子产额达108和辐射驱动压缩DD燃料密度超过10倍液氘密度;辐射不透明的样品温度接近100eV.在神光Ⅱ装置上得到这些结果表明国内在惯性约束聚变研究方面取得了显著的进步.随着神光Ⅲ原型装置建造的完成,2007年在该装置上进行了首轮物理实验,开展了黑腔物理和辐射内爆物理实验,首轮实验的成功说明神光Ⅲ原型装置已具备实验能力.

神光系列装置激光聚变实验与诊断技术研究进展

文章主要介绍了国内自2000年以来的激光惯性约束聚变(ICF)实验研究以及诊断技术研究的进展,主要内容为神光Ⅱ激光装置上的实验,也对刚建成不久的神光Ⅲ原型装置上的实验作简要介绍,此外,文章还介绍了神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上近期发展的诊断技术和设备.文章作者在神光Ⅱ激光装置上开展了多项的物理实验研究,其中包括黑腔物理、内爆物理、流体动力学不稳定性、辐射不透明度以及辐射驱动冲击波等,并取得了重要的进展.在X射线单能成像、Thomson探针、无高级衍射的单级衍射光栅等新型关键诊断技术与尖端设备研制方面也取得了显著进展.