聚龙一号是中国工程物理研究院建成的脉冲功率技术典型的代表性装置,输出8～10 MA、上升前沿(10%～90%)90 ns的电流到低阻抗负载上,是用于开展Z箍缩驱动惯性约束聚变、超高速飞片发射技术、相关脉冲功率技术等研究工作的重要实验平台。开展聚龙一号装置的可靠性研究是用可靠性的理论和方法指导装置和部件的设计,发现关键部件全寿命周期故障发生、发展的规律,掌握故障预防、控制的方法,实现预防故障发生、消减故障后果、提高装置可靠性的目的。本论文论述了聚龙一号装置关键部件的可靠性设计,分析了主要故障模式影响及危害性,分析和验证了关键部件的可靠性数据,通过可靠性建模得出了装置的可靠度,提出了运行、检修策略。论文的主要研究内容及结论如下:一、论述了聚龙一号装置关键部件的可靠性设计,分析了主要故障模式影响及危害性。基于聚龙一号装置的技术特点,关键部件Marx发生器和主同步开关对于装置实现设计指标起到了重要作用。稳定可靠的Marx发生器是低抖动超高功率单路脉冲产生的基础,高性能超高功率主同步开关是低抖动超高功率单路脉冲控制的关键,两者都是整个多路并联超高功率脉冲装置的关键部件。从性能设计和可靠性设计两方面论述了关键部件的设计,可靠性设计主要采用了简化设计、降额设计、裕度设计和零部件选择与控制等方法。将聚龙一号装置的实验过程划分为充电、触发、脉冲形成及传输三个过程,给出了实验中常见的、对实验影响较大的主要故障模式,分别为:Marx发生器自击穿、主同步开关自击穿、磁绝缘传输线阴阳极击穿等。明确了故障模式的判据,分析了故障产生原因、造成的影响,有针对性的提出了改进措施。根据故障发生概率、影响严酷度和检测难度三个因素,采用风险优先数法分析了故障模式的危害性,并对部件危害性进行了排序,排在前面的部件分别是:Marx发生器、主同步开关和磁绝缘传输线。二、通过理论计算和实验统计验证,给出了场畸变开关、Marx发生器和主同步开关的自击穿概率。基于聚龙一号装置关键部件场畸变开关、Marx发生器、主同步开关的自击穿电压数据,拟合出其电压分布类型近似正态分布,通过参数估计求解出分布参数,计算得出场畸变开关、Marx发生器、主同步开关在不同欠压比下的自击穿概率。Marx发生器在欠压比65%、主同步开关在85%欠压比条件下,计算得出的自击穿概率与实验统计结果比较接近。场畸变开关在65%欠压比条件下,计算得出的自击穿概率比与实验统计结果更低,原因是由于“水桶效应”,即Marx发生器的自击穿概率很大程度上由自击穿概率高的场畸变开关所决定,而计算得出的场畸变开关自击穿概率为平均值。通过计算与统计结果的分析验证,给出了在欠压比65%条件下场畸变开关自击穿概率约为10-4量级,Marx发生器自击穿概率约为6×10-3,在欠压比85%条件下主同步开关的自击穿概率约为3×10-3～4×10-3。三、通过建立可靠性模型,计算得出了聚龙一号装置的可靠度。根据聚龙一号装置实验成功的不同判据,建立了三种可靠性模型,分别为:以充电开始的模型;以触发开始的模型;以触发开始允许一个主开关自击穿的模型。在Marx发生器欠压比65%、主同步开关欠压比85%条件下,计算得出装置三种模型的可靠度分别为81.3%、88.8%和97.7%。经过理论分析给出了降低Marx发生器、主同步开关欠压比,优先检修高于平均自击穿概率的发生器的运行、检修策略,采用这些策略后装置三种可靠性模型的可靠度可以分别提高到91.9%、97.6%和98%。通过论文的研究工作,使可靠性理论和方法在脉冲功率装置的设计和使用中得到应用,验证了可靠性数据处理分析方法。以提高可靠性为目的,本文对已有装置和新建装置都有一定的指导意义。