《電磁內爆型脈衝壓縮開關研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由徐福鍇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電磁內爆型脈衝壓縮開關研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐福鍇
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目提出了一種電磁內爆電漿驅動的強流脈衝壓縮開關。結合爆磁壓縮發生器工作機理，利用重負載Z箍縮電漿殼層進行磁通量壓縮，從而實現大電流長脈衝的壓縮、陡化。該設計可以把峰值20兆安、脈寬數微秒的長脈衝電流壓縮成百兆安量級、脈寬百納秒以內的適合驅動快Z箍縮負載的快前沿強流脈衝。該設計配合爆磁壓縮發生器可以成為目前快Z箍縮研究的備選脈衝功率源，而且該類型脈衝功率源具有結構小型化、造價相對低廉、建造周期短等優點，可以成為當前脈衝功率源的有益補充。開展這一研究，還可以為強流脈衝加速器在脈衝成型、壓縮方面探索新的研究思路。快Z箍縮研究的發展，為實現具有軍事套用潛力的自毀型、高增益、高燃耗純聚變裝置的研究提供基礎。因此，本項目的實施，不僅對於探索新型脈衝功率源具有重要的學術價值，而且在國防建設上具有廣泛的套用前景。
結題摘要
在基金委面上項目資助下，課題組進行了電磁內爆脈衝壓縮開關的機理性研究，在國際上首次提出了利用內爆電漿驅動磁通量壓縮實現強流電脈衝壓縮、銳化的理論設計模型，並進行了數值模擬研究和裝置特性分析。主要工作分為兩個部分：（1）內爆電漿驅動磁通量壓縮的研究，（2）超強磁場與導體的相互作用研究。第一部分主要研究了內爆電漿的磁場捕獲和磁通量壓縮過程，研究了不同電漿參數對內爆過程的影響，並通過數值模擬對電漿參數進行了最佳化設計；第二部分研究主要是定子線圈的設計和高頻特性分析，通過對強磁場嚮導體磁擴散的研究，分析了定子線圈的導流能力，並針對高壓擊穿問題和電流擁擠效應問題進行了線圈的物理設計和數值模擬。研究結果表明設計達到了課題的預期目標。通過課題的開展，課題組主要有一下幾個方面的收穫：（1）強流脈衝壓縮開關的設計為快z箍縮等高能密度物理研究提供了備選的驅動源技術方案；（2）直接帶動了課題組下一步的研究方向——我們將磁場與導體相互作用的研究成果拓展到了系統電磁兼容領域，並得到了科技部國家重點基礎研究計畫（973）B類項目的支持（項目名稱：支撐微波能高效工業套用中的新型微波源基礎問題研究，課題名稱：大功率微波源的電磁干擾研究與抑制，項目從2013年1月開始執行）；（3）與國內優勢單位的合作研究。課題研究開展過程中，與國內相關研究的優勢單位建立了良好的合作關係：在電漿物理研究方面，與中國礦業大學李英駿研究組開展了深入合作，下一步，擬在雷射內爆電漿驅動磁通量壓縮產生超高磁場（1000MGs）方面進行深入研究，力爭在快點火方面取得一些進展；在電子元器件電磁特性研究方面，與北京郵電大學王亞峰研究組和西南交通大學廖成研究組合作，把我們的定子線圈高頻特性研究向系統級電磁兼容預測與電磁干擾抑制方面拓展，為申請和完成電磁兼容內容的973項目奠定了理論和數值模擬基礎。（4）課題開展期間，在國內外核心期刊和學術會議上發表論文6篇（詳細情況見附屬檔案1-6）。另有關於電漿殼層參數最佳化的國內學術期刊論文（強雷射與粒子束）1篇，已投稿；關於定子線圈阻抗頻率特性的中文期刊論文已經定稿；一篇關於脈衝超高磁場嚮導體擴散的工作國際學術期刊(擬投稿Journal Applied Physics )已經完成論文撰寫工作。後續的成果，我們將按照基金委要求繼續標註自然基金資助。
