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Magneto-Rayleigh-Taylor instability in compressible Z-pinch liner plasmas
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作者 杨学 肖德龙 +1 位作者 丁宁 刘杰 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第7期244-249,共6页
In this paper, the characteristics of magneto-Rayleigh-Taylor(MRT) instability of liner plasmas in Mag LIF is theoretically investigated. A three-region slab model, based on ideal MHD equations, is used to derive th... In this paper, the characteristics of magneto-Rayleigh-Taylor(MRT) instability of liner plasmas in Mag LIF is theoretically investigated. A three-region slab model, based on ideal MHD equations, is used to derive the dispersion relation of MRT instability. The effect of compressibility on the development of MRT instability is specially examined. It is shown that the growth rate of MRT instability in compressible condition is generally lower than that in incompressible condition in the presence of magnetic field. In the case of zero magnetic field, the growth rate in compressible assumption is approximately the same as that in incompressible assumption. Generally, MRT instability in(x, y) plane can be remarkably mitigated due to the presence of magnetic field especially for short-wavelength perturbations. Perturbations may be nearly completely mitigated when the magnetic field is increased to over 1000 T during liner implosions. The feedthrough of MRT instability in liner outer surface on inner surface is also discussed. 展开更多
关键词 magneto-Rayleigh-Taylor(MRT) instability magnetized liner inertial fusion(Mag LIF) Z-PINCH COMPRESSIBILITY
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磁化套筒惯性聚变一维集成化数值模拟 被引量:6
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作者 赵海龙 肖波 +4 位作者 王刚华 王强 章征伟 孙奇志 邓建军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期225-233,共9页
磁化套筒惯性聚变(magnetized liner inertial fusion,MagLIF)结合了传统磁约束聚变和惯性约束聚变的优点,理论上可以显著地降低聚变实现的难度,具有极大的应用潜力.以研究MagLIF中的关键问题为目标,建立能够综合考虑磁化、预加热、套... 磁化套筒惯性聚变(magnetized liner inertial fusion,MagLIF)结合了传统磁约束聚变和惯性约束聚变的优点,理论上可以显著地降低聚变实现的难度,具有极大的应用潜力.以研究MagLIF中的关键问题为目标,建立能够综合考虑磁化、预加热、套筒内爆、聚变反应、端面效应、磁通压缩等多种复杂机制在内的集成化物理模型,特别是通过引入流体喷射模型,使得可以在一维计算条件下考虑具有二维特性的端面损失情况,并额外考虑Nernst扩散项对磁通损失的影响.在此基础上编写实现一维集成化MagLIF数值模拟程序MIST(magnetic implosion simulation tools),与FP-1装置(2 MA,7.2μs)上铝套筒内爆实验结果的对比验证了程序磁流体模块的正确性;将聚变模块纳入后与国外同类程序LASNEX和HYDRA计算结果进行整体比较,所得数值结果总体接近,主要差异体现在燃料温度的计算上,对可能影响的原因进行了简要分析.所建立的集成化模型与程序将为未来开展MagLIF聚变实验研究提供坚实的理论基础和重要工具. 展开更多
关键词 磁化套筒惯性聚变 集成化数值模拟 端面损失 NERNST效应
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Z箍缩聚变及高能量密度应用研究进展 被引量:5
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作者 肖德龙 丁宁 +3 位作者 王冠琼 王小光 李晨光 毛重阳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期66-77,共12页
基于脉冲功率技术的Z箍缩过程可以实现驱动器电储能到X光辐射的高效率转换,形成极端温度、密度、压力条件,近年来在惯性约束聚变及高能量密度应用中取得了一系列重要进展。综述了国际上辐射间接驱动和磁直接驱动两条Z箍缩聚变技术路线... 基于脉冲功率技术的Z箍缩过程可以实现驱动器电储能到X光辐射的高效率转换,形成极端温度、密度、压力条件,近年来在惯性约束聚变及高能量密度应用中取得了一系列重要进展。综述了国际上辐射间接驱动和磁直接驱动两条Z箍缩聚变技术路线发展现状,简要介绍了我国Z箍缩聚变尤其是7~8 MA脉冲功率装置上的动态黑腔研究进展;分别从辐射与物质相互作用、辐射不透明度、材料动态特性、实验室天体物理等方面,概述了Z箍缩应用于高能量密度物理研究的技术路线和主要成果。希望通过对Z箍缩聚变及高能量密度应用研究的论述和发展趋势分析,推动我国Z箍缩研究领域的进一步发展。 展开更多
关键词 Z箍缩 惯性约束聚变 黑腔 磁化套筒惯性聚变 磁驱动聚变 高能量密度物理
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磁化套筒惯性聚变研究进展 被引量:1
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作者 赵海龙 肖波 +1 位作者 王刚华 王强 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期17-29,共13页
磁化套筒惯性聚变(MagLIF)是一种新的聚变构型,它结合了传统惯性约束聚变和磁约束聚变的优点,理论上可以显著地降低聚变实现的难度,未来必将朝着点火的目标进一步发展,具备极大的应用潜力。针对这一特殊构型,分别从理论、实验和工程三... 磁化套筒惯性聚变(MagLIF)是一种新的聚变构型,它结合了传统惯性约束聚变和磁约束聚变的优点,理论上可以显著地降低聚变实现的难度,未来必将朝着点火的目标进一步发展,具备极大的应用潜力。针对这一特殊构型,分别从理论、实验和工程三个部分介绍了国际上该领域主要的研究进展,内容覆盖理论研究、数值模拟、实验加载、测量与诊断、负载设计与加工、分解实验、构型改进等多个方面,通过该文能够对该领域的研究现状有相对完善的了解,对未来发展趋势也有一定的认知。 展开更多
关键词 可控核聚变 磁化套筒惯性聚变 研究进展
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磁化套筒惯性聚变初步探索研究与实验可行性分析 被引量:1
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作者 赵海龙 王刚华 +4 位作者 王强 张恒第 肖波 阚明先 杨龙 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期27-36,共10页
磁化套筒惯性聚变(MagLIF)构型可充分利用现有大型脉冲功率驱动装置,如聚龙一号等。基于磁流体力学方程组和1∶1比例氘氚(DT)混合燃料聚变模型,开发了零维MagLIF数值模拟程序并进行了初步探索研究。计算结果表明初始负载参数(如轴向磁... 磁化套筒惯性聚变(MagLIF)构型可充分利用现有大型脉冲功率驱动装置,如聚龙一号等。基于磁流体力学方程组和1∶1比例氘氚(DT)混合燃料聚变模型,开发了零维MagLIF数值模拟程序并进行了初步探索研究。计算结果表明初始负载参数(如轴向磁场强度,预加热温度、时刻,负载半径等)与聚变产额之间有着密切的联系,在给定条件下,可依据计算给出的定性关系进行负载优化设计。值得注意的是,根据计算结果,即使在理想条件下,氘氚燃料要实现能量收支平衡,则驱动器的电流必须大于21.2 MA。这意味着聚龙一号装置(10 MA)无法开展集成化的MagLIF实验,进一步的校验计算验证了上述观点,并在此基础上提出铝套筒分解实验的建议和负载设计参数。所取得的计算结果有利于加深对MagLIF套筒压缩阶段物理过程的认知和理解。 展开更多
关键词 磁化套筒惯性聚变 聚龙一号 磁流体模拟 可行性分析
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完全稳定化MRT的可能性及应用于聚变的潜力 被引量:1
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作者 段书超 谢卫平 王刚华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期1-3,共3页
提出采用方向时变(旋转)的驱动磁场(交替Θ-Z箍缩构型)或者多级嵌套Θ-Z箍缩构型来抑制动态Z箍缩的MRT不稳定性的概念,介绍了对交替/嵌套Θ-Z箍缩MRT不稳定性的最新研究进展,结果表明适当优化的交替/嵌套Θ-Z箍缩的MRT不稳定性明显远低... 提出采用方向时变(旋转)的驱动磁场(交替Θ-Z箍缩构型)或者多级嵌套Θ-Z箍缩构型来抑制动态Z箍缩的MRT不稳定性的概念,介绍了对交替/嵌套Θ-Z箍缩MRT不稳定性的最新研究进展,结果表明适当优化的交替/嵌套Θ-Z箍缩的MRT不稳定性明显远低于标准Θ箍缩或者Z箍缩的,一定厚度时甚至被完全致稳,这表明交替/嵌套Θ-Z箍缩构型具有潜力应用于Θ-Z箍缩套筒惯性聚变。 展开更多
关键词 磁-瑞利-泰勒不稳定性 动态Z箍缩 磁场方向旋转 Θ-Z箍缩套筒惯性聚变 交替/嵌套Θ-Z箍缩 惯性约束聚变 磁惯性约束聚变
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7~8 MA条件下MagLIF集成实验关键问题理论研究与设计 被引量:1
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作者 肖德龙 王小光 +2 位作者 王冠琼 毛重阳 孙顺凯 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期27-38,共12页
针对国内7~8 MA脉冲功率装置驱动条件,通过耦合等效电路模型和McBride等人发展的半解析模型,研究了MagLIF总体能量学过程及中子产额随关键参数的变化规律,获得了中子产额大于1010的参数设计区间。结果表明:7~8 MA驱动条件、套筒材料、... 针对国内7~8 MA脉冲功率装置驱动条件,通过耦合等效电路模型和McBride等人发展的半解析模型,研究了MagLIF总体能量学过程及中子产额随关键参数的变化规律,获得了中子产额大于1010的参数设计区间。结果表明:7~8 MA驱动条件、套筒材料、负载高度、燃料半径与密度、预热能量、外加轴向磁场等多因素共同决定了燃料的最终压缩状态;预热能量越大,燃料初始升温以及滞止时刻升温越高,中子产额越高;轴向磁场增加,热传导能量损失减小,但燃料收缩比也会减小,因此存在优化轴向磁场以获得较高中子产额;杂质质量分数超过10%,中子产额开始显著下降。燃料密度0.7 mg/cm^(3)、外加轴向磁场27 T、预热能量200 J、杂质质量分数小于50%的条件下,可以获得3.5×10^(10)中子产额,从而有望在7~8 MA条件下建立MagLIF关键问题研究平台。 展开更多
关键词 Z箍缩 磁化套筒惯性聚变 脉冲功率装置 中子产额 预加热 预磁化
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磁化套筒惯性聚变典型物理过程及特征参量
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作者 赵海龙 王刚华 +1 位作者 肖波 段书超 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期23-32,共10页
磁化套筒惯性聚变(MagLIF)结合了传统磁约束聚变(MCF)与惯性约束聚变(ICF)的优势,理论上在有限的驱动能力下可以有效降低聚变实现的难度,具有极大的应用潜力。基于一维集成化物理模型编写了数值模拟程序,以ZR装置典型驱动能力27 MA为出... 磁化套筒惯性聚变(MagLIF)结合了传统磁约束聚变(MCF)与惯性约束聚变(ICF)的优势,理论上在有限的驱动能力下可以有效降低聚变实现的难度,具有极大的应用潜力。基于一维集成化物理模型编写了数值模拟程序,以ZR装置典型驱动能力27 MA为出发点,以时间演化为顺序,通过数值模拟系统性地总结分析了典型负载参数下MagLIF构型初始化、加速内爆及迟滞3个关键过程中重要特征参量的分布及演化情况。数值模拟结果有助于理解MagLIF构型从预加热经由燃料压缩到最终发生聚变这一快速而复杂的过程,从而为建立相应的物理图像和认知提供了重要支撑,与传统ICF典型参数的对比也体现了该构型的优势所在,为后续研究奠定了基础。 展开更多
关键词 磁化套筒惯性聚变 惯性约束聚变 物理过程 特征参量
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预加热效果对磁化套筒惯性聚变放能影响的模拟研究
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作者 赵海龙 王强 +1 位作者 阚明先 谢龙 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期66-77,共12页
得益于预加热和轴向磁场的作用,理论上磁化套筒惯性聚变(MagLIF)构型能有效降低聚变实现的难度,具有极大的应用潜力。然而,当前研究过于重视对激光能量沉积效率的提升,而忽略了预加热自身参数对MagLIF过程和内爆结果的影响。为此,采用... 得益于预加热和轴向磁场的作用,理论上磁化套筒惯性聚变(MagLIF)构型能有效降低聚变实现的难度,具有极大的应用潜力。然而,当前研究过于重视对激光能量沉积效率的提升,而忽略了预加热自身参数对MagLIF过程和内爆结果的影响。为此,采用一维集成化数值模拟程序MIST,开展了MagLIF过程中预加热效果对聚变放能影响的模拟研究,基于参数扫描方法,从简单的模型着手,逐步深入探讨相关参数对内爆结果的影响。模拟结果表明:预加热是MagLIF构型能够成功的必要条件,最佳时间是套筒即将开始向内压缩燃料的时刻;燃料预加热的设计原则是让燃料获得尽可能平缓分布的高温,而中心局部加热方式对于未能达到点火条件的负载更有优势;激光预加热模式下,脉宽越短越好,对于以ZR装置驱动能力为目标的算例而言,最佳套筒高度为1.0 cm。研究结果有助于加深对MagLIF过程中预加热机制和效果的认知和理解,对于具体的负载参数设计也有较强的指导意义。 展开更多
关键词 磁化套筒惯性聚变 预加热 MIST 内爆
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