球腔冷冻靶温度场控制模拟研究

摘要

惯性约束核聚变冷冻靶系统中,为成功实现靶丸点火,冰层厚度均匀性需达到99％,表面粗糙度的均方根要小于1微米.控制靶丸表面温度梯度小于0.1mK能够满足以上点火要求.为了研究球腔内部结构对惯性约束聚变间接驱动靶丸的温度场影响,建立了三维对称球腔冷冻靶系统的计算模型.考虑球腔内部激光入射口封口膜吸收率以及外部辐射温度对球腔内部温度场分布的影响,利用FLUENT软件对球腔冷冻靶温度场进行了数值模拟计算.研究表明;受外界辐射影响,有窗侧靶丸表面温度比无窗侧温度高;辐射温度越高,靶丸表面的绝对温度越高,虽然靶丸表面的温差变化基本可以忽略,但是要防止由于外界辐射温度过高而导致的DT冰层均匀性恶化,因此应选用多层屏蔽罩结构降低辐射的影响;激光入射口封口膜的吸收率大于0.2时,靶丸表面温差显著增大.