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(磁約束),當等離子體膨脹時,使用套筒來約束受到加熱的磁化靶等離子體(慣性約束),通過電磁驅動將套筒動能高效轉換給預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,同時增加聚變產物α粒子的能量沉積,又有慣性約束的優(yōu)點,利用固體物質壁來約束等離子體。本文主要研究了電磁驅動下超強磁場的產生和電磁驅動下內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進行數值模擬研究。零維模型計算分析電磁驅動柱形薄套筒內爆壓縮內嵌軸向磁場,從而產生超強磁場,通過建立三個無量綱參數(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為初始內嵌磁場與外驅動等效特征磁場的比值,A為等效無量綱電路電感,Π為套筒參數與驅動參數的比值關系。計算表明,在理想恒定電流驅動情況下,h0.2時,套筒半徑壓縮比才能達到10倍。通過在適當范圍內調節(jié)設計參數h和A,獲得Π的最優(yōu)化取值范圍,并在1MJ的驅動能量下,模擬產生了1000T的超強磁場并獲得了較高的磁能轉化效率。deira程序主要研究離子束驅動下的球形ICF靶聚變,在研讀程序的基礎,我們修改了程序的語言版本、驅動方式、程序后處理數據、套筒結構等。通過柱形套筒內爆、柱形套筒內爆壓縮內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爆壓縮等離子體升溫的影響,研究結果表明：適當的初始磁場和初始等離子體溫度可以大大增加等離子體的升溫效果。
【學位單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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形（ＦＲＣ）?Ｐ’Ｗ。ＦＲＣ形??成之后通過磁場將其傳輸到靴室，然后在祀室里對ＦＲＣ進行內爆壓縮，實現聚變點火。??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??

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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對撞的方法來實現聚變ｔＷ。其Ｃ－２裝??總長度約十幾米）結構示意圖如圖１．３所示。首先，利用日輸縮方法產生兩個高??Ｐ值的ＦＲＣ等離子體團，然后將兩個ＦＲＣ傳輸到中央祀宰進行碰撞融合，實現聚??。Ｔｒｉ?ａｌｐｈａ?ｅｎｅｒｇｙ公司最終的目標是使用ｐ＋ｉｉｂ進行聚變反應，該反應的好處是，??產物為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，??不產生中子，因此福射防護相對簡單，比較容易實現裝置的小型化。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作為聚變燃??產物為ａ粒子和質子，同樣不會產生中子。巧此，不需要人型的福射防護裝置，??很容易實現能量輸出。其裝置的小型化設計相對容易。他們的目標是希望能夠每秒??一次對撞反應，目前，ＨｅｌｉｏｎＥｎｅｒｇｙ公司已經用等離子體團在巧－気（Ｄ－Ｄ）反應堆??明了他們的理念，己經能每３分鐘發(fā)射一次ｔＷ。??
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1 ;超強磁場磁化杯[J];企業(yè)技術開發(fā);1994年02期

2 劉智民;超強磁場的發(fā)生技術[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象[J];現代物理知識;1999年04期

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本文編號：2892311