激光聚变

摘要： 针对激光聚变实验中诊断系统种类多、原理各异、排布变换频繁等特点,发展了基于流程驱动的诊断集成管控系统。对控制节点中依赖经验以及人工判读的测量系统参数配置、系统瞄准、多诊断系统空间干涉等操作流程,开展基于深度学习技术的示波器量程智能化设置、自动瞄准以及空间干涉预警技术等诊断系统智能化控制方法的初步探索。

摘要： 提出了一种基于混合像素探测器作为记录介质的用于激光聚变内爆D^(3)He质子源能谱和产额测量的在线磁谱仪诊断系统。通过对探测器上特征团簇数目和能量的识别,结合诊断系统排布,可以快速获取激光聚变反应产生的D^(3)He质子源的能谱和产额。在神光装置上对该诊断系统进行了测试。实验使用31束纳秒激光聚焦到靶丸上驱动聚变反应。靶丸内充有原子比1∶1的D_(2)和^(3)He的混合气体。在线磁谱仪诊断系统测量到了中心能量在14.6 MeV、半高全宽为2.1 MeV、产额约(2.3±0.13)×10^(9)的初级D^(3)He质子能谱。该系统的建立可以实时给出D^(3)He质子源能谱和产额信息,从而更加及时地指导实验的开展。

摘要： 直接驱动激光聚变通过整形后的纳秒脉冲激光辐照氘氚(DT)球壳靶,经球对称压缩加速后,在中心转滞获得高温等离子体热斑,实现聚变点火.在球壳靶受到压缩和加速过程中等离子体界面的流体力学不稳定性,特别是瑞利-泰勒不稳定性的增长有可能会对压缩壳层造成破坏,导致点火的失败.本文通过理论解析和数值模拟,对基于Zhang等提出的双锥对撞点火方案(2020 Philos.Trans.A Math.Phys.Eng.Sci.37820200015)在2020年冬季实验条件下的流体力学不稳定性增长进行了分析.结果显示理论模型与一维数值模拟中对整体压缩和加速过程的描述基本一致,在当前的近等熵波形下金锥中的壳层靶实现了低熵压缩,同时瑞利-泰勒不稳定性增长导致的最危险时刻扰动振幅和壳层厚度比可以达到约0.25,壳层依然处于安全状态,但当初始壳层表面扰动均方根振幅大于22 nm时,则可能出现壳层的破裂.因此,未来实验中的靶设计与驱动激光脉冲波形设计中可以通过增加靶壳层厚度、提高预脉冲强度、减小靶表面的粗糙度和提高激光辐照的匀滑度等方式来抑制不稳定性增长.

摘要： 在双锥对撞点火激光核聚变方案中,两个锥口相距约100μm放置的金锥内氘氚球冠靶在高功率纳秒激光烧蚀驱动下,获得沿金锥的球对称压缩和加速,形成沿着金锥轴向的超音速高密度喷流,出射喷流在两个金锥的几何中心发生对撞减速并形成聚变密度等离子体.在对撞过程中,高速运动喷流的动能转化为内能,实现对等离子体的预加热,与此同时,皮秒拍瓦激光产生的高能快电子从垂直方向入射并加热高密度等离子体,使其快速升温达到聚变温度,实现聚变点火.2020年在中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光联合实验室神光Ⅱ升级激光装置上,我们利用总能量为10 kJ的八路纳秒激光进行了两轮实验.实验利用包括X射线汤姆逊散射、硬X射线单色背光成像、X射线条纹和分幅成像等多种主动、被动诊断方法对超音速高密度喷流对撞过程进行了高时空分辨研究,实验测量发现,在单锥口形成的超音速等离子体喷流密度为5.5—8 g/cm^(3);在对撞过程中形成了阻滞时间约200 ps的高密度等离子体,中心密度达到了(46±24)g/cm3.通过对等离子的温度、速度的分析发现,对撞过程中动能到内能的转换效率高达89.5%.

摘要： 激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题,因而受到国际社会的普遍重视,一直是国际研究的前沿热点.目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍(属于内禀困难)是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制,对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科,同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件.作为新兴研究课题,高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索.此外,流体力学不稳定性及其引起的湍流混合,还是天体物理现象(如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸)中的重要过程,涉及天体物理的一些核心研究内容.本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展,梳理了其中的挑战和机遇.然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性,在大量分解和综合物理研究基础上,凝练出了目前制约美国国家点火装置(NIF)内爆性能的主要流体不稳定性问题.接下来,总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况.最后,展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展.该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制,以及聚变靶物理研究与设计,注重理论探索和实验研究相结合,近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果,有力地推动了该研究方向在国内的发展.

摘要： 动理学效应的研究是近年来激光惯性约束聚变领域的研究热点,有助于理解实验结果和传统流体模拟之间的偏差.间接驱动黑腔中等离子体的温度、密度跨越多个量级且靶丸组分复杂,在局域的高温低密度区域,粒子的非平衡效应开始变得显著,可能会间接影响内爆性能.对ICF领域动理学效应的概念和部分进展做了简要综述.

摘要： 在激光间接驱动的惯性约束聚变(ICF)中,高强度激光与低密度等离子体发生相互作用,会激发两种受激散射过程:受激布里渊散射和受激拉曼散射.它们会损失激光能量、破坏辐射场对称性、产生超热电子,从而危害聚变点火过程.因此,理解受激散射的物理过程并找到抑制其发展的有效方法,是ICF研究中重点关注的问题.介绍了中国激光聚变研究团队为研究受激散射过程而发展的多个理论模型,以及这些模型在实验数据分析中的具体应用.这些理论模型与实验研究一起,为提升受激散射过程的物理理解发挥了重要作用.

摘要： 2021年4月25日,首届光学前沿高峰论坛暨2020年度中国光学十大进展颁奖典礼在杭州举行,量子纠缠光源、荧光成像、金属钠等离激元等10项基础研究,激光聚变、光学雷达远距离成像、光谱气体检测等10项应用研究成功入选“2020年度中国光学十大进展”。“中国光学十大进展”评选活动由《中国激光》杂志社发起,至今已成功举办15届,旨在促进中国优秀光学研究成果的广泛传播,推动中国光学事业的发展。凭借高学术水平的候选成果,以及严格公正的评审机制,这一奖项备受业界认可,具有高度的公信力和影响力。

摘要： 条纹相机(包括X射线条纹相机和可见光光学条纹相机)是一种高时空分辨的诊断设备,在激光惯性约束聚变(ICF)物理实验研究中具有非常重要的应用.介绍了当今国内外激光聚变领域获得广泛应用的两种主要类型条纹相机的技术性能以及各自的技术特点,它们分别采用了同轴电极双聚焦电子光学扫描变像管和双板电极电子光学扫描管.在技术指标方面,重点论述了条纹相机动态范围的判据,分析了激光聚变实验对条纹相机动态范围的需求,介绍了当今国际上高性能条纹相机动态范围指标的现状.文章也介绍了和条纹相机发展应用相关的几项重要技术进展,这些进展包括先进光时标、抗辐射加固记录系统和抑制相机背景噪声的阴极选通技术.

摘要： 本文将主要介绍激光聚变模拟LARED集成程序研制进展以及最近的模拟结果，同时，也将给出在激光工CF研究中非常重要的两个不稳定性方面研究的数值模拟能力进展和模拟结果。

摘要： 长期期待的激光聚变点火，有望今年在美国利弗莫尔国家实验室的国家点火装置实现(1)这套激光装置耗资35亿美元，是去年三月份完工的。它运作时，预计光束瞬间释放的功率达500太瓦(5×1014瓦)。现在报道了第一次空负荷试验，说是靶丸得到了均匀的照明。到七月份会决定是否进行满负荷试验，年底之前要实现激光点火[2]。

摘要： 建立了恒温辐射源激光功率波形的基于功率平衡模型的维计算模型，包含了等离子体运动的影响确定了作为实验或者数值模拟计算的初始值神光原型实验，获得了近恒温辐射源。

摘要： 建立了恒温辐射源激光功率波形的基于功率平衡模型的维计算模型，包含了等离子体运动的影响确定了作为实验或者数值模拟计算的初始值神光原型实验，获得了近恒温辐射源。

摘要： 建立了恒温辐射源激光功率波形的基于功率平衡模型的维计算模型，包含了等离子体运动的影响确定了作为实验或者数值模拟计算的初始值神光原型实验，获得了近恒温辐射源。

摘要： 建立了恒温辐射源激光功率波形的基于功率平衡模型的维计算模型，包含了等离子体运动的影响确定了作为实验或者数值模拟计算的初始值神光原型实验，获得了近恒温辐射源。

摘要： 从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系。从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系激光空间分布为“平顶型”或近似“平顶型”时才能得到完整飞片，同种材料的约束层，厚度在小范围内变化，对飞片速度几乎无影响，对于某种特定的飞片靶，存在一个激光能量的值，此时的耦合效率最高，如果继续增大激光能量，飞片速度可能会降低飞片在加速过程中，由于受到激光的脉宽和功率密度影响，加速度呈先增大一段时间变化较小后显著减小，最后缓慢减为零的趋势。

摘要： 从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系。从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系激光空间分布为“平顶型”或近似“平顶型”时才能得到完整飞片，同种材料的约束层，厚度在小范围内变化，对飞片速度几乎无影响，对于某种特定的飞片靶，存在一个激光能量的值，此时的耦合效率最高，如果继续增大激光能量，飞片速度可能会降低飞片在加速过程中，由于受到激光的脉宽和功率密度影响，加速度呈先增大一段时间变化较小后显著减小，最后缓慢减为零的趋势。

摘要： 从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系。从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系激光空间分布为“平顶型”或近似“平顶型”时才能得到完整飞片，同种材料的约束层，厚度在小范围内变化，对飞片速度几乎无影响，对于某种特定的飞片靶，存在一个激光能量的值，此时的耦合效率最高，如果继续增大激光能量，飞片速度可能会降低飞片在加速过程中，由于受到激光的脉宽和功率密度影响，加速度呈先增大一段时间变化较小后显著减小，最后缓慢减为零的趋势。

摘要： 从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系。从实验角度分析了带约束层飞片的发射速度、加速度、平面性及完整性与激光参数的关系激光空间分布为“平顶型”或近似“平顶型”时才能得到完整飞片，同种材料的约束层，厚度在小范围内变化，对飞片速度几乎无影响，对于某种特定的飞片靶，存在一个激光能量的值，此时的耦合效率最高，如果继续增大激光能量，飞片速度可能会降低飞片在加速过程中，由于受到激光的脉宽和功率密度影响，加速度呈先增大一段时间变化较小后显著减小，最后缓慢减为零的趋势。

摘要： 一种用于生成电能的方法，其包括以下步骤：提供聚变燃料(1)，所述聚变燃料(1)被保持在圆柱形反应室(2)内的磁场中；在所述聚变燃料(1)中引发核聚变，其中聚变火焰是由具有小于10ps的脉冲持续时间和大于1拍瓦的功率的聚变激光脉冲(4)产生；以及将在所述核聚变期间从所产生的原子核释放的能量转化成发电厂电力，其中所述磁场具有大于或等于1千特斯拉的场强，并且所述核聚变对于产生所述聚变火焰的所述聚变激光脉冲(4)的每激光能量具有大于500的能量产量。本发明还描述了被配置用于生成电能的核聚变反应堆。

摘要： 本发明能够比较容易地控制提供给靶的中心部的等离子体的能量。本发明的激光核聚变装置具备：将靶壳(Tg1)提供给腔室(2)的靶壳供给装置(3)、监视靶壳(Tg1)的姿势和位置的靶壳监视装置(4)、将压缩用激光(LS1)照射于靶壳(Tg1)的压缩用激光输出装置(5a)等、继压缩用激光(LS1)之后将加热用激光(LS3)照射于靶壳(Tg1)的加热用激光输出装置(6)，在靶壳(Tg1)，具有中空的球壳状的形状，在内侧设置有大致球状的空隙(Sp)，设置有连接外侧和空隙(Sp)的至少一个贯通孔(H1)，靶壳(Tg1)的外表面(Sf1)包含压缩用激光的照射被预定的照射区域(Ar1,Ar2)。

摘要： 本发明的目的在于，能够以比较高的效率引发核聚变反应并且能够使装置小型化。本发明的核聚变装置（1）具备：包含含有氘或者氚的靶基板（7a）及层叠于靶基板（7a）上且含有氘或者氚的薄膜层（7b）的核聚变靶材（7）、容纳核聚变靶材（7）的真空容器（5）、朝着核聚变靶材（7）的薄膜层（7b）照射连续的2个第1及第2脉冲激光（P1,P2）的激光装置（3），第1脉冲激光（P1）的强度小于第2脉冲激光（P2）的强度，并且，被设定为能够从靶基板（7a）剥离薄膜层（7b）的值。

摘要： 以有效地提高照射的能量线的一样性为目的。本发明的核聚变照射配位决定方法是一种计算在相对于核聚变靶照射能量线的时候的照射配位的方法，具备：假想性地将电荷(Q

摘要： 一种用于生成电能的方法，其包括以下步骤：提供聚变燃料(1)，所述聚变燃料(1)被保持在圆柱形反应室(2)内的磁场中；在所述聚变燃料(1)中引发核聚变，其中聚变火焰是由具有小于10ps的脉冲持续时间和大于1拍瓦的功率的聚变激光脉冲(4)产生；以及将在所述核聚变期间从所产生的原子核释放的能量转化成发电厂电力，其中所述磁场具有大于或等于1千特斯拉的场强，并且所述核聚变对于产生所述聚变火焰的所述聚变激光脉冲(4)的每激光能量具有大于500的能量产量。本发明还描述了被配置用于生成电能的核聚变反应堆。

摘要： 本发明能够比较容易地控制提供给靶的中心部的等离子体的能量。本发明的激光核聚变装置具备：将靶壳(Tg1)提供给腔室(2)的靶壳供给装置(3)、监视靶壳(Tg1)的姿势和位置的靶壳监视装置(4)、将压缩用激光(LS1)照射于靶壳(Tg1)的压缩用激光输出装置(5a)等、继压缩用激光(LS1)之后将加热用激光(LS3)照射于靶壳(Tg1)的加热用激光输出装置(6)，在靶壳(Tg1)，具有中空的球壳状的形状，在内侧设置有大致球状的空隙(Sp)，设置有连接外侧和空隙(Sp)的至少一个贯通孔(H1)，靶壳(Tg1)的外表面(Sf1)包含压缩用激光的照射被预定的照射区域(Ar1,Ar2)。

摘要： 本发明公开了一种核聚变引擎与核聚变系统和核聚变方法，合金外壳、位于合金外壳内腔左侧的聚变反应核心室、位于合金外壳右侧开口处的后端喷口、设置在聚变反应核心室与后端喷口之间的连接脖颈、包裹在合金外壳外侧壁上的冷却剂循环层、位于聚变反应核心室中心处的轰击点、右侧枪出口位于聚变反应核心室内且左端进口位于合金外壳外侧的发射枪体、设置在发射枪体内且用于向轰击点输出聚变靶球的毛细管、设置在毛细管上且用于测算靶球速度的电子传感器、设置在发射枪体内且用于给聚变靶球降温的一次循环冷却管路、以及在聚变反应核心室内且用于轰击毛细管输出聚变靶球的光束。

摘要： 本发明的目的在于，能够以比较高的效率引发核聚变反应并且能够使装置小型化。本发明的核聚变装置（1）具备：包含含有氘或者氚的靶基板（7a）及层叠于靶基板（7a）上且含有氘或者氚的薄膜层（7b）的核聚变靶材（7）、容纳核聚变靶材（7）的真空容器（5）、朝着核聚变靶材（7）的薄膜层（7b）照射连续的2个第1及第2脉冲激光（P1,P2）的激光装置（3），第1脉冲激光（P1）的强度小于第2脉冲激光（P2）的强度，并且，被设定为能够从靶基板（7a）剥离薄膜层（7b）的值。

摘要： 公开了一种激光聚变点火装置，其包括：激光源；两个相同的相互分离的中空的压缩锥体，用于装填用于聚变的燃料，所述两个压缩锥体中的每一个的锥顶设置有孔，锥底开放，所述两个压缩锥体由金属制成，共轴且锥顶相对；以及点火组件，用于对从所述两个压缩锥体的所述孔中喷出并发生对撞的所述燃料进行加热，使其发生聚变点火；其中，所述激光源产生多路激光脉冲，分别从所述两个压缩锥体中的每一个的锥底朝向锥顶方向辐照所述燃料，以使所述燃料从所述两个压缩锥体的所述孔中相向喷出并发生对撞。该激光聚变点火装置可以降低实施聚变压缩和点火的激光的能量，并且能提高激光聚变点火的稳定性。还公开了一种激光聚变点火方法。

摘要： 公开了一种激光聚变点火装置，其包括：激光源；两个相同的相互分离的中空的压缩锥体，用于装填用于聚变的燃料，所述两个压缩锥体中的每一个的锥顶设置有孔，锥底开放，所述两个压缩锥体由金属制成，共轴且锥顶相对；以及点火组件，用于对从所述两个压缩锥体的所述孔中喷出并发生对撞的所述燃料进行加热，使其发生聚变点火；其中，所述激光源产生多路激光脉冲，分别从所述两个压缩锥体中的每一个的锥底朝向锥顶方向辐照所述燃料，以使所述燃料从所述两个压缩锥体的所述孔中相向喷出并发生对撞。该激光聚变点火装置可以降低实施聚变压缩和点火的激光的能量，并且能提高激光聚变点火的稳定性。还公开了一种激光聚变点火方法。