《4MA磁驅動準等熵壓縮和超高速飛片發射實驗裝置研製》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由趙劍衡擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：4MA磁驅動準等熵壓縮和超高速飛片發射實驗裝置研製
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：趙劍衡
- 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
研製4MA 磁驅動準等熵壓縮和超高速飛片發射實驗裝置，解決低電感儲能脈衝電容器、低電感閉合開關以及載入波形調節等關鍵技術，實現金屬樣品中等熵載入壓力達100GPa，提供100GPa左右金屬等熵壓縮參考線，發射直徑5mm以上的巨觀金屬鋁飛片速度達15km/s左右，可填補我國在10km/s以上超高速巨觀金屬飛片發射技術方面的空白。同時研究和解決10km/s以上飛片速度連續測量的技術難題。本技術具有研究材料高密度等熵壓縮特性和完全物態方程的重要前景，對於高能量密度物理和核武器初級物理研究的進一步發展極為重要，已成為國外有關國家實驗室研究的前沿和熱點。對於實驗室天體物理研究和核武器研究的深化及長遠發展有著十分重要的意義。該技術同時也將提升我國空間防護方面實驗室地面模擬能力方面的不足，對空間防護的設計和超高速碰撞機理研究也非常的重要。
結題摘要
研製和建立了一套放電電流峰值達4MA、上升時間500ns（0-100%）左右的磁驅動準等熵壓縮實驗裝置CQ-4，利用該裝置可實現100GPa內的磁驅動等熵載入，已實現目前國內巨觀金屬飛片發射的最高速度15.2km/s，裝置的載入和發射達到國際同類裝置（GEPI、VELOCE等）的水平。該裝置採用電容器組儲能、平行板傳輸線進行能量傳輸、固體薄膜進行高電壓絕緣以及銳化電容器組和次級放電開關組進行放電波形調節的核心技術，初級儲能系統由20個100kV/1.6uF脈衝電容器/初級放電開關模組並聯組成，72台120kV/0.1uF電容器並聯組成銳化電容器組，在迴路中與初級儲能系統並聯。在總迴路中，負載與銳化電容器組之間串聯一組可供選擇的7個並聯的次級放電開關。鋁平行板傳輸線之間採用多層聚酯薄膜進行正、負電極之間的高電壓絕緣。短路放電情況下，裝置充電電壓85kV時，在1nH的負載上實現約4.2MA、上升時間505ns(0-100%)的放電電流，10%-90%幅值對應的上升時間為350ns。帶物理靶負載時，在75kV的充電電壓下，放電電流峰值3.2MA，上升時間587ns（0-100%）。目前裝置可在60-90kV充電電壓範圍內穩定運行，裝置的成功研製表明我國是繼美國、法國之後掌握低電感電容器組磁驅動載入技術的國家。 基於上述研製和建立的磁驅動實驗裝置CQ-4，開展了典型金屬材料銅、鋁等材料的準等熵壓縮和發射超高速鋁飛片的套用研究，例如材料等熵壓縮線測量、材料的多晶形相變、強度測量、未反應固體炸藥的動力學行為等。在金屬銅樣品上獲得80GPa左右的磁壓斜波載入壓力，測量得到的準等熵壓縮線與國外SESAME資料庫公布的結果十分一致，最大偏差小於2%。驅動直徑5mm（電極寬度6mm）、厚度0.35mm的鋁飛片，可達15.2km/s的超高速度，實驗測量結果與數值模擬預測結果相符合。利用CQ-4裝置進行的金屬鋯、純鐵的多晶形相變實驗，獲得了實驗精度較高的相變起始壓力，與國外公布結果一致。 在未反應固體炸藥的動力學行為研究方面， 相關實驗數據為相關材料的狀態方程、本構關係以及組份間相互作用的細觀模擬模型提供校核數據。CQ-4裝置的各類性能指標達到研究目標。本項目研製和建立的CQ-4磁驅動實驗裝置目前已成為我國動高壓物理、衝擊動力學、空間碎片防護、和武器物理等多學科領域的非常重要的實驗裝置。
