[發明專利]Z箍縮驅動聚變點火靶與聚變能源靶負載及輸送系統

在審

• 申請號: 201910753629.6
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN110379524A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 劉盼;鄧建軍;彭先覺;曾中明
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G21B1/19
• 分類號: G21B1/19
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本發明公開了Z箍縮驅動聚變點火靶與聚變能源靶負載，固體套筒包括本身的金屬層和覆蓋在所述金屬層上的絕緣層。絕緣層覆蓋在金屬層上的方法包括電化學沉積、無電沉積、溶膠?凝膠法、化學氣相沉積、磁控濺射、原子沉積法。本發明提供的Z箍縮驅動聚變點火靶與聚變能源靶輸送系統，包括陽極單元、陰極單元和上述固體套筒，陽極單元、固體套筒與陰極單元依次電性連接。本發明針對“局部整體點火”靶，能夠實現氘氚燃料二維準球對稱壓縮的負載，固體套筒以提高內爆等離子體套筒的密度和均勻性，避免先驅等離子體和先驅電流出現，進而提高能量利用效率；具備更高的內爆速度以及對超大型脈沖功率裝置提出更易于實現的要求。

技術領域

本發明涉及核物理、核工程技術領域，具體涉及一種Z箍縮驅動聚變點火靶與聚變能源靶負載及輸送系統。

背景技術

固體套筒是近年來研究Z箍縮等離子物理的重要構型，固體套筒構型的Z箍縮是實驗室內可以獲得的很強的脈沖等離子體X射線源，同時又具有相對高的效率比，這使得它在慣性約束聚變(ICF)、輻射效應、輻射輸運和材料不透明度、以及實驗室天體物理等高能量密度物理問題研究方面有著廣泛的應用。

在早期的Z箍縮研究構型主要依靠角向磁場約束等離子體來達到較高的溫度和密度，典型的如早期的直線Z箍縮；筒Z箍縮與噴氣Z箍縮都是20世紀70年代末提出的構型，自此Z箍縮的研究開始轉向于內爆構型，即利用角向磁場驅動等離子體到較高的動能后，使得其在軸心處的碰撞將動能熱化成內能，以此來達到更高的等離子體溫度和密度。驅動等離子體內爆的角向磁場來自于脈沖功率裝置提供給等離子體的大電流，要使等離子體獲得極大的動能，那么必須要有足夠的質量以及能夠輸出很大電流的脈沖功率裝置。因此，固體套筒這類內爆Z箍縮構形獲得快速發展和突破主要是在20世紀90年代后，此時的脈沖功率裝置已經可以產生10MA級的大電流輸出。

對于Z箍縮研究，現已提出新的聚變點火技術途徑：“局部整體點火”技術路線，該技術路線是基于快Z箍縮間接驅動的聚變途徑，利用快Z箍縮技術提供足夠的等離子體內爆動能、并與聚變靶丸相互作用，近似球對稱地壓縮熱核燃料(氘氚冰)，最終實現大規模熱核聚變，依次研究固體套筒負載對于獲得穩定、良好的內暴品質具有重要意義。

發明內容

本發明提供了解決上述問題的Z箍縮驅動聚變點火靶與聚變能源靶負載及輸送系統。

本發明通過下述技術方案實現：

Z箍縮驅動聚變點火靶與聚變能源靶負載，包括固體套筒，所述固體套筒包括本身的金屬層，還包括覆蓋在所述金屬層上的絕緣層。

本發明在金屬層表面附加一層絕緣層，因此在電流上升前沿仍能保持一定的絕緣性，另外一方面，絕緣層結構在抗褶皺所產生的剪切應力方面要優于單純的金屬層。

進一步地，所述絕緣層覆蓋在金屬層的內表面和/或外表面。

進一步地，所述金屬層的厚度為2μm～20μm，絕緣層的厚度為100nm～500nm。

進一步地，所述固體套筒的高度為1cm～2cm；固體套筒的外徑為1cm～10cm。

進一步地，所述金屬層由金屬材料M及其合金材料制成；所述M的種類包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al、Ga、In、Tl、Pb、Bi、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Py、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ac、Th、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mt、Ds、Rg中任意一種；所述合金為上述M的種類中任意兩種或兩種以上的合金。

進一步地，所述絕緣層的制備材料包括陶瓷材料、玻璃材料、復合材料和混合材料制成。