[發(fā)明專(zhuān)利]Z箍縮驅(qū)動(dòng)聚變點(diǎn)火靶與聚變能源靶負(fù)載及輸送系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910753629.6
• 申請(qǐng)日: 2019-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110379524A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉盼;鄧建軍;彭先覺(jué);曾中明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G21B1/19
• 分類(lèi)號(hào): G21B1/19
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本發(fā)明公開(kāi)了Z箍縮驅(qū)動(dòng)聚變點(diǎn)火靶與聚變能源靶負(fù)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(xué)沉積、無(wú)電沉積、溶膠?凝膠法、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、原子沉積法。本發(fā)明提供的Z箍縮驅(qū)動(dòng)聚變點(diǎn)火靶與聚變能源靶輸送系統(tǒng)，包括陽(yáng)極單元、陰極單元和上述固體套筒，陽(yáng)極單元、固體套筒與陰極單元依次電性連接。本發(fā)明針對(duì)“局部整體點(diǎn)火”靶，能夠?qū)崿F(xiàn)氘氚燃料二維準(zhǔn)球?qū)ΨQ(chēng)壓縮的負(fù)載，固體套筒以提高內(nèi)爆等離子體套筒的密度和均勻性，避免先驅(qū)等離子體和先驅(qū)電流出現(xiàn)，進(jìn)而提高能量利用效率；具備更高的內(nèi)爆速度以及對(duì)超大型脈沖功率裝置提出更易于實(shí)現(xiàn)的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核物理、核工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Z箍縮驅(qū)動(dòng)聚變點(diǎn)火靶與聚變能源靶負(fù)載及輸送系統(tǒng)。

背景技術(shù)

固體套筒是近年來(lái)研究Z箍縮等離子物理的重要構(gòu)型，固體套筒構(gòu)型的Z箍縮是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以獲得的很強(qiáng)的脈沖等離子體X射線源，同時(shí)又具有相對(duì)高的效率比，這使得它在慣性約束聚變(ICF)、輻射效應(yīng)、輻射輸運(yùn)和材料不透明度、以及實(shí)驗(yàn)室天體物理等高能量密度物理問(wèn)題研究方面有著廣泛的應(yīng)用。

在早期的Z箍縮研究構(gòu)型主要依靠角向磁場(chǎng)約束等離子體來(lái)達(dá)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(jì)70年代末提出的構(gòu)型，自此Z箍縮的研究開(kāi)始轉(zhuǎn)向于內(nèi)爆構(gòu)型，即利用角向磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)等離子體到較高的動(dòng)能后，使得其在軸心處的碰撞將動(dòng)能熱化成內(nèi)能，以此來(lái)達(dá)到更高的等離子體溫度和密度。驅(qū)動(dòng)等離子體內(nèi)爆的角向磁場(chǎng)來(lái)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(dòng)能，那么必須要有足夠的質(zhì)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(lèi)內(nèi)爆Z箍縮構(gòu)形獲得快速發(fā)展和突破主要是在20世紀(jì)90年代后，此時(shí)的脈沖功率裝置已經(jīng)可以產(chǎn)生10MA級(jí)的大電流輸出。

對(duì)于Z箍縮研究，現(xiàn)已提出新的聚變點(diǎn)火技術(shù)途徑：“局部整體點(diǎn)火”技術(shù)路線，該技術(shù)路線是基于快Z箍縮間接驅(qū)動(dòng)的聚變途徑，利用快Z箍縮技術(shù)提供足夠的等離子體內(nèi)爆動(dòng)能、并與聚變靶丸相互作用，近似球?qū)ΨQ(chēng)地壓縮熱核燃料(氘氚冰)，最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模熱核聚變，依次研究固體套筒負(fù)載對(duì)于獲得穩(wěn)定、良好的內(nèi)暴品質(zhì)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了解決上述問(wèn)題的Z箍縮驅(qū)動(dòng)聚變點(diǎn)火靶與聚變能源靶負(fù)載及輸送系統(tǒng)。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

Z箍縮驅(qū)動(dòng)聚變點(diǎn)火靶與聚變能源靶負(fù)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(fā)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(jié)構(gòu)在抗褶皺所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力方面要優(yōu)于單純的金屬層。

進(jìn)一步地，所述絕緣層覆蓋在金屬層的內(nèi)表面和/或外表面。

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

進(jìn)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(jìn)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(lèi)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(lèi)中任意兩種或兩種以上的合金。

進(jìn)一步地，所述絕緣層的制備材料包括陶瓷材料、玻璃材料、復(fù)合材料和混合材料制成。