氘氚燃料低溫整體點火條件及閾值研究

《氘氚燃料低溫整體點火條件及閾值研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由趙英奎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：氘氚燃料低溫整體點火條件及閾值研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙英奎
• 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所

項目摘要

本研究採用理論研究和數值模擬方法，開展氘氚燃料低溫整體點火條件和閾值相關問題的研究，旨在探索氘氚燃料整體點火規律，分析低溫點火條件，建立點火閾值圖像。第一，通過局域熱動平衡理論，結合非線性動力學原理，分析氘氚燃料整體點火時刻動態發展過程及規律；第二、利用壓縮點火過程特徵時間，結合拼裝模型，研究氘氚燃料整體點火的溫度及壓縮條件，給出點火閾值規律；第三、使用三溫SN總體程式開展整體點火靶點火過程的研究，探索降低點火條件的方法；最後，根據氘氚整體點火特點，結合Z箍縮驅動條件下點火靶和武器物理點火過程，研究低溫整體點火工程套用問題。本研究不僅可較全面理解武器物理氘氚整體點火燃燒的動力學過程，而且為慣性約束聚變中的整體點火靶設計提供理論支持。

結題摘要

本課題針對慣性約束聚變（ICF）中的基礎問題，研究整體點火相關基礎理論和反應動力學過程，探索整體點火的低溫點火條件和閾值。我們研究了氘氚燃料整體點火規律，分析低溫點火條件，建立點火閾值圖像，尋求低溫條件下實現氘氚燃料整體點火的條件和閾值。 課題的研究內容包括：（1）分析了燃料區熱核反應放能、輻射耗散及界面做功等物理量之間的關係，建立了整體點火模型點火閾值判斷方法及低溫點火條件，給出了點火閾值與模型結構、驅動形式及包裹材料等因素之間的關係；（2）利用三溫輻射流體總體程式詳細計算系列點火模型，建立研究整體點火原理的預拼裝模型；從熱核反應區能量關係出發，通過能量平衡方法結合非線性動力學原理，給出與整體點火條件相關的各物理量的關係；（3）對氘氚燃料整體燃燒條件深入研究, 利用燃料區能量方程結合流體力學過程和輻射過程，給出了點火點附近物理參量對燃料燃燒的影響關係；第四、通過一維三溫程式模擬擋光條件下氘氚點火過程，考察了中高Z阻熱材料、狀態方程、不透明度、中子能量沉積及衝擊波過程等因素對點火點的影響。第五，研究了柱形燃料結構整體點火閾值分析。該成果對於柱形燃料的點火和設計具有非常重要的意義，為Z箍縮驅動的點火靶研究和設計提供非常好的借鑑。 本研究取得的成果不僅有助於正確把握慣性約束聚變熱核點火和燃燒過程，明確設計方向，而且在國防科技領域具有十分重大的套用價值；同時，本研究所取得的研究成果對於其它聚變系統而言，也有十分重要的參考意義，有助於推動和促進熱核聚變開發相關領域的研究。另外，由於本研究採用不同的物理近似和數值方法考查了不同物理模型的內爆和點火過程，可以為進一步發展高維總體程式奠定可靠的物理研究基礎。