[發明專利]ICF冷凍靶裝置及ICF屏蔽罩開啟速度最優方法

在審

• 申請號: 201710337554.4
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN108877960A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 陳鵬瑋;寇家靜
• 申請（專利權）人: 陳鵬瑋
• 主分類號: G21B1/19
• 分類號: G21B1/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種ICF冷凍靶裝置及ICF屏蔽罩開啟速度最優方法，該ICF冷凍靶裝置包括熱輻射屏蔽罩，該熱輻射屏蔽罩內為真空區域，真空區域內設置有熱力機械結構，熱力機械結構的上下外側各設置有一個冷環，熱力機械結構內緊貼有金腔，金腔內填充有填充氣體，金腔的中央通過支撐膜固定有冷凍靶丸，熱輻射屏蔽罩由可拆卸的兩部分組成，該兩部分通過屏蔽罩連接結構相連。該ICF屏蔽罩開啟速度最優方法，包括以下步驟：確定熱輻射屏蔽罩的輻射溫度；根據輻射溫度以及具體冷凍靶情況建立模型；確定熱輻射屏蔽罩打開方式；提供不同屏蔽罩打開速度，得到最優化的打開速度及對應的時間。

技術領域

本發明屬于慣性約束聚變（ICF）靶點火領域，具體涉及一種ICF冷凍靶裝置及ICF屏蔽罩開啟速度最優方法。

背景技術

慣性約束聚變(ICF)中，冷凍靶有較高的初始燃料密度和較低的沖擊波預熱靈敏特性，能夠減小壓縮靶丸所需要的能量，同比條件下冷凍靶在熱核聚變時的中子產額要比非冷凍靶明顯的增加，因此，冷凍靶已經成為國際上實現ICF點火的首選靶型。為了抑制瑞利-泰勒不穩定性的增長，冷凍靶中氘氚(DT)層厚度均勻度必須大于99%且內表面粗糙度的均方根要小于1μm，對應為表面溫差小于0.1mK。其驅動源可以是激光和粒子束，而最近幾年隨著激光技術，尤其是超短啁啾脈沖放大技術(Chirped PulseAmplification，簡稱CPA)的提出和成熟，使激光的輸出光強得到了極大的提升，因此，目前最常用的驅動源還是激光，而且是短波長的釹玻璃激光。

針對激光驅動的方式。ICF是由靶丸的球形內爆來實現的，在上述過程進行之前首先要開啟削弱輻射的熱輻射屏蔽罩。屏蔽罩開啟，外界環境輻射直接投射進入黑腔，對黑腔內部加熱顯著增加，輻射強度和黑腔內的對流換熱增大，加劇了靶丸的溫度場擾動，對于點火過程影響很大。

原有的通過實驗測試方法成本極高，對于不同的結構需要進行不同的實驗，并且由于點火的不確定性，造成失敗的概率較大。

根據發明人的研究，雖然很小的開啟速度，靶丸表面溫度在初始階段上升很慢，但同時完全開啟屏蔽罩所需要的時間較長，因此存在最優的開啟速度。

發明內容

本發明的目的在于針對現在屏蔽罩開啟速度和時間不確定的現狀，提供了一種ICF冷凍靶裝置及ICF屏蔽罩開啟速度最優方法，本發明的方法說明相同的冷凍靶尺寸結構，得到的冷凍靶最優開啟速度是一樣的，與輻射溫度等無關。

ICF冷凍靶裝置，具體包括熱輻射屏蔽罩1，該熱輻射屏蔽罩1內為真空區域3，真空區域3內設置有熱力機械結構4，熱力機械結構4的上下外側各設置有一個冷環5，熱力機械結構4內緊貼有金腔6，金腔6內填充有填充氣體7，金腔6的中央通過支撐膜8固定有冷凍靶丸9，熱輻射屏蔽罩1由可拆卸的兩部分組成，該兩部分通過屏蔽罩連接結構2相連。熱力機械結構4的上下端各設置有一個激光入射口10，激光入射口10外側設置暴風窗12。

一種ICF屏蔽罩開啟速度最優方法，包括以下步驟：

1）確定熱輻射屏蔽罩1的輻射溫度；

2）根據輻射溫度以及具體冷凍靶情況建立模型；

3）確定熱輻射屏蔽罩1打開方式；

4）提供不同屏蔽罩1打開速度，得到最優化的打開速度及對應的時間。

本發明的有益效果在于：能最大化靶丸保持時間，作為點火的精準依據并提供最大化的窗口時間，有效提高點火成功率。原有的通過實驗測試方法成本極高，采用此方法，可以提高一次性成功的幾率，極大節約成本提高成功率。本發明的方法說明相同的冷凍靶尺寸結構，得到的冷凍靶最優開啟速度是一樣的，與輻射溫度等無關，因此部分結構的增減將不會影響最優化開啟速度，只會影響保持時間，這為實驗中確定尺寸后部分結構增減提供了極大的便利。

附圖說明

圖1為ICF冷凍靶裝置。