《磁化靶聚變中反場構型的氣體放電特性與機理研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由孫奇志擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁化靶聚變中反場構型的氣體放電特性與機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫奇志
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁慣性約束聚變是介於慣性約束聚變和磁約束聚變之間的一類新興的混合模式。磁化靶聚變是磁慣性約束概念中發展時間最長、技術最成熟的重要類別。反場構型(Field Reversed Configuration, FRC)是磁慣性約束聚變中最重要的單元技術之一，特別是反場構型的氣體放電過程直接決定了反常構型產生的電漿密度、溫度、壽命、重複性等性質。本研究將在即將建成的螢光1號裝置上，基於多種光學和電學診斷手段，實驗研究反場構型氣體放電過程的特性，揭示其中機制，並結合PIC/MC/DSMC模擬，研究FRC電漿產生和維持的最小條件，深入認識FRC中振盪θ放電預電離過程，闡明放電參數與電漿參數的關係,探索雜質粒子行為及其對電漿性質的影響。
結題摘要
強背景磁場下氣體感應耦合放電是磁化靶聚變中FRC電漿靶形成實驗研究的前提和基礎。通過本項目研究，建立了“螢光-1”實驗裝置相關的氣體電離實驗設施，搭建了包括高速可見光分幅相機、單弦雷射電子密度測量干涉儀、磁探針及磁通量探針陣列等在內的測試診斷系統，基本滿足FRC電漿電離過程的診斷測試需求。發展了基於PIC/MC/DSMC的氣體電離模擬方法並編制了二維代碼iPM，可以對FRC中氣體電離的重要物理過程進行較為精確的模擬。通過數值模擬，闡明了FRC中強背景磁場下中性氣體放電擊穿的機理和物理過程，同時，依據大量參數掃描模擬結果，為FRC氣體放電實驗研究的參數最佳化設定提供了指導。採用數值模擬與實驗相結合的方法，本項目針對高密度FRC氣體放電進行了系統研究。在FRC放電機理研究方面，通過實驗結果與數值模擬的對比分析，給出了磁場、電場、充氣壓力等因素與放電電漿密度、溫度等性質之間的關係，揭示了背景磁場、電離電場、充氣氣壓等因素對氣體放電的影響，獲取並確定了中性氣體在強背景磁場條件下感應耦合放電的閾值條件。在FRC放電特性研究方面，首次觀察到了電離階段電漿環的完整運動物理過程，證實了初始磁場會對電離階段的氣體放電過程產生嚴重影響，獲得了包括不同背景磁場對放電啟動時刻延遲、對氣體完全電離時刻延遲、對電離峰值密度等的影響及重要數據，給出了較為完整的氣體放電電離物理過程。實驗與數值模擬結果的比對，揭示了FRC中氣體放電的基本特性，為後期開展FRC電漿靶形成實驗奠定了良好的技術基礎。
