激光间接驱动惯性约束聚变中受激散射过程的理论和实验研究

发布时间：2024-03-20 18:34

　　激光在等离子体中的受激散射过程,包括受激布里渊散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS),是间接驱动惯性约束聚变(ICF)研究中最重要的课题之一。它会从三个方面对聚变“点火”过程产生不利：损失激光能量,从而降低黑腔内部的X光辐射温度；改变激光强度在黑腔内壁上的空间分布,从而破坏腔内X光辐射场的对称性；产生超热电子,预热聚变材料,从而影响聚变增益。正是因为这些因素,对受激散射过程进行细致分析并找到抑制其发展的有效方法,成为了目前激光间接驱动ICF研究中亟待解决的问题。然而受激散射是一个极其复杂并且对等离子体状态参数十分敏感的物理过程,因此需要从解析理论、数值模拟以及实验诊断等多个角度对其进行全面系统的研究。本论文的工作就是针对激光间接驱动ICF中的受激散射过程,从理论和实验两个方面对其进行系统的研究。我们基于一维线性理论,发展了一套完善的一维平板位型和一套二维柱对称位型的三波耦合理论模型,并用它们对受激散射过程中的基本物理机制进行了分析。为了开展关于受激散射过程的实验研究,我们在国内最主要的研究平台—神光Ⅲ原型装置上搭建了一套Thomson散射诊断系统,用来获取高精度、高时空分辨的等离子体状...

【文章页数】：202 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1激光直接驱动惯性约束聚变过程示意图[[4]e

根据驱动方式的不同，激光宋作为驱动源的惯性约束聚变又可??分为直接驱动和间接驱动两种。直接驱动是指将激光束直接均匀地福照到聚变??革Ｅ丸上（如图１．１所示），利用激化直接烧蚀和压缩聚变燃料使其发生聚变；而??间接驱动是指将激光注入到一个柱形金腔中，利用激光与腔壁的金等离子体相??....

图１．２激光间接驱动惯性约束聚变过程示意图阴

■ｇ?＾歷?＿，ｄｉＰＩ、盆?ＢＫ．?ＪＳｙＬ?Ｍ??图１．２激光间接驱动惯性约束聚变过程示意图阴。??反应，如图１．２所示。这两种驱动方式虽然略有差异，但是最终实现的聚变过程??是一致的：激光或者Ｘ光首先通过逆巧致吸收或者共振吸收过程将能巧沉积到??祀丸的外层等离子体中；随后，....

图２．１?Ｏｍｅｇａ装置上，不同实验条件下的ＳＢＳ反新率，实线为唐氏公式的计算结果化Ｗ

Ｇ表示散射光的増益因子，与前文一致。??（２．４２）式即为著名的考虑了累波衰竭效应的唐氏公式，它在实验数据的分??析中扮演着重要角色巧－１０］。图２．１给出了?Ｏｍｅｇａ装置上，不同实验条件下ＳＢＳ??散射光的反射率。将实验结果与唐氏公式的计算结果（图中实线）进行对比后可??发现....

图２．２?（ａ）ＮＯＶＡ装置上，Ｃ〇２气袋鞭实验中ＳＢＳ反射率的时间行为脚

因此，０；乂〇１等人利用（２．６１）式，假定离子声波的振幅饱和于某＾给定值，??并结合气袋祀两侧的稀疏波对等离子体尺度的影响，计算了不同时刻的ＳＢＳ反??射率，如图２．２（ａ）所示。可看出，计算结果再现了实验中观察到的ＳＢＳ反射??率的时间行为。??Ｆｒｏｕｌａ等人［２７］则针对....

本文编号：3933125