论文部分内容阅读
在间接驱动惯性约束聚变中,激光烧蚀金腔壁产生X射线辐射,其中包括软X射线(0-2keV)和M带X射线(2-4keV)。软X射线射程短,主要被燃料层外面的烧蚀层所吸收。而M带X射线由于其平均自由程较长,可传输更远的距离,因此能在冲击波到达之前将燃料层预热。预热会降低靶丸的可压缩性,对实现点火不利。为了抑制预热,可以有两种途径,一是降低辐射源中M带X射线所占的份额,其二是在烧蚀层中掺杂中高Z元素以抑制M带X射线的传输。本论文的主要工作都是围绕第二种途径来开展的。通过在CH层中掺杂Si和Ge可以起到抑制预热的作用,但同时,也会对内爆速度、RT不稳定性以及混合等产生不利影响。通过模拟及实验我们对掺杂烧蚀做了以下三方面的研究：首先,我们通过Multi-1D模拟研究CH中透射能流与预热的关系。我们将预热分为两个过程：一是辐射源X射线穿透烧蚀层,形成透射能流,这可以看做是烧蚀层材料对辐射源谱的改造；第二,透射能流对燃料的预热。通过模拟研究对比薄靶的透射能流与厚靶的预热温度,我们发现,透射能流越高,预热温度也就越高。第二,我们通过测量不同能区的透射能流来研究Si/Ge掺杂对辐射烧蚀的影响。在神光-Ⅱ装置上,我们开展了相关的实验。实验中用到薄靶和厚靶两种靶型,前者用于测量软能区X射线透射能流,后者用于测量M带X射线透射能流。实验结果表明,CH掺Si不仅能够透射更多的软能区X射线,还能吸收更多的M带X射线。Multi-1D模拟也得到相同的结论。第三,我们模拟研究了辐射源特性(包括辐射温度和M带份额)对CH掺Si辐射烧蚀的影响。我们研究了不同温度和M带份额条件下,辐射源中M带X辐射总量,并且运用Multi-1D模拟计算不同辐射源条件下的CH(Si)均匀混合掺杂烧蚀实验。模拟研究发现,在不同辐射源条件下,即使是同一靶型其总透射能流是不一样的。对于不同掺杂份额CH(Si)靶,其对M带的抑制效果也存在差异。因此预热是由辐射源和烧蚀材料共同决定的。在未来点火靶设计中,我们应该同时考虑辐射源和掺杂材料对烧蚀的影响。总之,本文研究了纯CH以及CH掺杂的辐射烧蚀过程,可以为未来点火靶设计提供参考和依据。