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快速做功非等压中心点火模型



报告人:贺贤土院士(Peking University & Institute of Applied Physics and Computational Mathematics)
时 间:2014年10月14日(周二)12:15—13:15
地 点:工学院1号楼210会议室
主持人:康炜 特聘研究员

报告简介:

为了克服美国国家点火装置(NIF)上惯性约束聚变(ICF)实验中辐射驱动聚变靶球中心热斑等压点火模型所遇到的困难,我们提出了一个辐射驱动聚变靶快速做功非等压中心点火的模型。

在等压点火模型中,仅用一个主激波向热斑做功,实现中心热斑的压缩和热核点火。这样,在内爆压缩过程,主激波必须在中心热斑与主燃料层之间界面发生多次反射,直至向内运动的界面速度为零(阻滞时刻)时交完它的能量给热斑,并使热斑在阻滞时刻等压情况下实现点火。然而,主激波每次从热斑中心附近运动到热斑界面反射时产生了轻流体(热斑)向重流体(高压缩密度主燃料)的加速,使正在向热斑加速的后者内界面产生了减速,从而发生了界面Rayleigh-Taylor 不稳定性混合和不对称性放大。NIF实验观察到,中心热斑严重畸变和发生重流体混入,导致点火困难。

在快速做功非等压点火的新模型中,我们调节激光主脉冲后期的功率和波形,在第一个主激波之后驱动了第二个激波(强度大于第一个)。当第一个激波进入热斑进行压缩和加热并在中心附近第一次反弹运动至热斑与主燃料之间界面时,第二个强激波刚好也到界面附近与它碰撞,阻止住了它在界面的反射。然后,第二个激波快速进入热斑内,和随着的压缩波(通过界面)一起进一步压缩和加热热斑,直至第二个激波第一次到达热斑界面时,热斑已达到了点火条件(即氘氚热核反应产生的a粒子加热热斑速率等于电子轫致和热传导能量损失率),在阻滞时刻之前实现快速做功非等压点火。这时,第二个激波和跟着的压缩波向热斑做功提供了快速点火的主要能量。事实上,在点火时第二个强激波仍有足够速度向热斑做功提供能量,一直到阻滞时刻,它提供了热斑点火的富裕量(Margin)。

我们从理论上给出了快速做功非等压点火的点火阈值:热斑面密度与离子温度的解析关系,同时给出了对第二个激波强度和内爆速度的要求。

LARED-S程序一维和二维数值模拟表明了新的模型比等压点火模型有明显的优点。

*合作者:范征峰、李纪伟等


报告人介绍:
贺贤土,理论物理学家,中国科学院院士,研究员、博士生导师。现任北京大学应用物理与技术研究中心主任;兼任中国工程物理研究院专家委员会委员、“863 计划”领域委员会委员、国家重大专项高级科学顾问、浙江大学理学院名誉院长、高功率激光物理国家重点实验室学术委员会主任、中国计算物理学会理事长和Communications in Computational Physics 国际杂志主编、Laser and Particle Beams副主编等职。贺院士长期承担国家重大任务并从事核聚变与等离子体物理、高能量密度物理、理论物理的专业研究。在国家重大任务的物理理论研究、设计及实验室模拟研究中完成了大量开拓性工作。曾组织领导和参加了我国在惯性约束聚变研究领域的研究工作,提出了我国惯性约束聚变发展战略,取得了多项物理科学和技术重大成果, 建立了我国独立自主的研究体系,为我国相关战略研究计划的实施奠定了重要基础。在基础研究方面,主要从事高能量密度物理、非平衡统计物理、激光与等离子体相互作用、激光核聚变物理和非线性科学方面的研究。

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