發(fā)布時間：2020-11-21 01:32

　　 磁化靶聚變(MTF)是介于磁約束聚變(MCF)與慣性約束聚變(ICF)中間的一種新型聚變途徑,主要優(yōu)點在于：體積小,成本低,建造周期短。通過在預(yù)加熱的等離子體中嵌入磁場來抑制等離子體向套筒的熱傳導(dǎo)(磁約束),當?shù)入x子體膨脹時,使用套筒來約束受到加熱的磁化靶等離子體(慣性約束),通過電磁驅(qū)動將套筒動能高效轉(zhuǎn)換給預(yù)加熱的磁化靶等離子體從而達到點火條件而燃燒。磁化靶聚變既有磁約束聚變的優(yōu)點,利用強磁場約束等離子體,抑制電子、離子的熱傳導(dǎo),同時增加聚變產(chǎn)物α粒子的能量沉積,又有慣性約束的優(yōu)點,利用固體物質(zhì)壁來約束等離子體。本文主要研究了電磁驅(qū)動下超強磁場的產(chǎn)生和電磁驅(qū)動下內(nèi)爆壓縮磁化等離子體,分別利用自建零維模型和修改一維三溫磁流體程序deira進行數(shù)值模擬研究。零維模型計算分析電磁驅(qū)動柱形薄套筒內(nèi)爆壓縮內(nèi)嵌軸向磁場,從而產(chǎn)生超強磁場,通過建立三個無量綱參數(shù)(h,A,Π)對電磁壓縮裝置和磁通壓縮過程進行優(yōu)化評估,其中h為初始內(nèi)嵌磁場與外驅(qū)動等效特征磁場的比值,A為等效無量綱電路電感,Π為套筒參數(shù)與驅(qū)動參數(shù)的比值關(guān)系。計算表明,在理想恒定電流驅(qū)動情況下,h0.2時,套筒半徑壓縮比才能達到10倍。通過在適當范圍內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)計參數(shù)h和A,獲得Π的最優(yōu)化取值范圍,并在1MJ的驅(qū)動能量下,模擬產(chǎn)生了1000T的超強磁場并獲得了較高的磁能轉(zhuǎn)化效率。deira程序主要研究離子束驅(qū)動下的球形ICF靶聚變,在研讀程序的基礎(chǔ),我們修改了程序的語言版本、驅(qū)動方式、程序后處理數(shù)據(jù)、套筒結(jié)構(gòu)等。通過柱形套筒內(nèi)爆、柱形套筒內(nèi)爆壓縮內(nèi)嵌磁場來驗證修改后程序的正確性。探討初始磁場、初始等離子溫度對內(nèi)爆壓縮等離子體升溫的影響,研究結(jié)果表明：適當?shù)某跏即艌龊统跏嫉入x子體溫度可以大大增加等離子體的升溫效果。
【學(xué)位單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TL631
【部分圖文】：

．（１）美國ＬＡＮＬ與美國Ａｉｒ?Ｆｏｒｃｅ實驗室的磁化範聚變（ＭＴＦ）項目Ｗ，其原理如圖??１．１所示。首先是磁化祀的形成，這里采用的磁化祀為反場構(gòu)形（ＦＲＣ）?Ｐ’Ｗ。ＦＲＣ形??成之后通過磁場將其傳輸?shù)窖ナ�，然后在祀室里對ＦＲＣ進行內(nèi)爆壓縮，實現(xiàn)聚變點火。??該裝置的優(yōu)點是，采用ＦＲＣ作為磁化祀，可Ｗ使得壓縮時間達到微巧量級，同時降低??

美國的Ｔｒｉ?ａｌｐｈａ?ｅｎｅｒｇｙ公司，采用的是ＦＲＣ對撞的方法來實現(xiàn)聚變ｔＷ。其Ｃ－２裝??置（其總長度約十幾米）結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．３所示。首先，利用日輸縮方法產(chǎn)生兩個高??溫高Ｐ值的ＦＲＣ等離子體團，然后將兩個ＦＲＣ傳輸?shù)街醒腱朐走M行碰撞融合，實現(xiàn)聚??變點火。Ｔｒｉ?ａｌｐｈａ?ｅｎｅｒｇｙ公司最終的目標是使用ｐ＋ｉｉｂ進行聚變反應(yīng)，該反應(yīng)的好處是，??一

圖?ｌ．３?Ｔｒｉ?ａｌｐｈａ?ｅｎｅｒｇｙ?公司的?Ｃ＿２?裝置［＂］??國的Ｔｒｉ?ａｌｐｈａ?ｅｎｅｒｇｙ公司，采用的是ＦＲＣ對撞的方法來實現(xiàn)聚變ｔＷ。其Ｃ－２裝??總長度約十幾米）結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．３所示。首先，利用日輸縮方法產(chǎn)生兩個高??Ｐ值的ＦＲＣ等離子體團，然后將兩個ＦＲＣ傳輸?shù)街醒腱朐走M行碰撞融合，實現(xiàn)聚??。Ｔｒｉ?ａｌｐｈａ?ｅｎｅｒｇｙ公司最終的目標是使用ｐ＋ｉｉｂ進行聚變反應(yīng)，該反應(yīng)的好處是，??產(chǎn)物為３個ａ粒子，由于ａ粒子是帶電粒子，其能量很容易進行輸出，另一方面，??不產(chǎn)生中子，因此福射防護相對簡單，比較容易實現(xiàn)裝置的小型化。２０１２年，Ｃ－２??ＦＲＣ的約束時間達到了?４?ｍｓｔＷ，目前其約束時間可達到５?ｍｓ＾。??４）美國?Ｈｅｌｉｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?公司的?Ｆｕｓｉｏｎ?Ｅｎｇｉｎｅ?裝置??樣是采用兩個等離子體團進行碰撞的方法ｔｗ，他們采用的是Ｄ＋３Ｈｅ作為聚變?nèi)??產(chǎn)物為ａ粒子和質(zhì)子，同樣不會產(chǎn)生中子。巧此，不需要人型的福射防護裝置，??很容易實現(xiàn)能量輸出。其裝置的小型化設(shè)計相對容易。他們的目標是希望能夠每秒??一次對撞反應(yīng)，目前，ＨｅｌｉｏｎＥｎｅｒｇｙ公司已經(jīng)用等離子體團在巧－気（Ｄ－Ｄ）反應(yīng)堆??明了他們的理念，己經(jīng)能每３分鐘發(fā)射一次ｔＷ。??
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2 劉智民;超強磁場的發(fā)生技術(shù)[J];物理;1997年12期

3 劉智民;金屬環(huán)在超強磁場中的收縮現(xiàn)象[J];現(xiàn)代物理知識;1999年04期

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1 鄧愛東;電磁驅(qū)動下產(chǎn)生超強磁場及內(nèi)爆壓縮等離子體升溫的研究[D];中國工程物理研究院;2015年

2 張帆;核磁共振技術(shù)測量超強磁場的研究[D];華中科技大學(xué);2009年

本文編號：2892311