一、中低Z元素等离子体辐射不透明度的计算(论文文献综述)
王立锋,叶文华,陈竹,李永升,丁永坤,赵凯歌,张靖,李志远,杨云鹏,吴俊峰,范征锋,薛创,李纪伟,王帅,杭旭登,缪文勇,袁永腾,涂绍勇,尹传盛,曹柱荣,邓博,杨家敏,江少恩,董佳钦,方智恒,贾果,谢志勇,黄秀光,傅思祖,郭宏宇,李英骏,程涛,高振,方丽丽,王保山,王英华,曾维新,卢艳,旷圆圆,赵振朝,陈伟,戴振生,谷建法,葛峰峻,康洞国,张桦森,乔秀梅,李蒙,刘长礼,申昊,许琰,高耀明,刘元元,胡晓燕,徐小文,郑无敌,邹士阳,王敏,朱少平,张维岩,贺贤土[1](2021)在《激光聚变内爆流体不稳定性基础问题研究进展》文中研究表明激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题,因而受到国际社会的普遍重视,一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍(属于内禀困难)是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制,对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科,同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件。作为新兴研究课题,高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索。此外,流体力学不稳定性及其引起的湍流混合,还是天体物理现象(如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸)中的重要过程,涉及天体物理的一些核心研究内容。本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展,梳理了其中的挑战和机遇。然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性,在大量分解和综合物理研究基础上,凝练出了目前制约美国国家点火装置(NIF)内爆性能的主要流体不稳定性问题。接下来,总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况。最后,展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展。该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制,以及聚变靶物理研究与设计,注重理论探索和实验研究相结合,近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果,有力地推动了该研究方向在国内的发展。
黄显宾,徐强,王昆仑,任晓东,周少彤,张思群,蔡红春,王贵林,张朝辉,贾月松,孙奇志,刘盼,袁建强,李洪涛,王勐,谢卫平,邓建军[2](2021)在《基于箍缩装置的高能量密度物理实验研究进展》文中进行了进一步梳理基于脉冲功率技术的箍缩装置能够在cm空间尺度和百ns时间尺度产生极端的高温、高压、高密度以及强辐射环境。中物院流体物理研究所在已建成的10 MA级的大型箍缩装置上开展多种负载构型的高能量密度物理实验研究。利用Z箍缩动态黑腔创造出了惯性约束聚变研究所需的高温辐射场;研究了金属箔套筒和固体套筒的内爆动力学特性;利用中低Z材料内爆获得了可观的K壳层线辐射并用于X射线热-力学效应实验研究;磁驱动准等熵加载和冲击加载为材料动态特性研究提供了新的实验能力;采用环形二极管和反射三极管技术的轫致辐射源获得了高剂量(率)的X射线和γ射线;利用磁驱动的径向金属箔模拟了天体物理中恒星射流的形成及其辐射的产生。此外,还介绍了利用反场构型磁化靶聚变装置开展的预加热磁化等离子体靶形成等实验结果。
仲佳勇,安维明,平永利,韩波,汤鹏飞,原晓霞,孙伟,邢纯青,张茜,王荐钊,高炜佳,于家成,刘正东,岳树峰[3](2020)在《强激光实验室天体物理介绍》文中研究表明实验室天体物理是交叉于高能量密度等离子体物理学与天体物理学之间的一个新的学科生长点。利用强激光装置可以在实验室创造与某些天体或天体周围相似的极端物理环境,这样的实验条件前所未有,且与天体物理中诸多重要的物理现象直接对应。通过近距、主动、参数可控的研究,实验室天体物理有助于解决目前天体物理和等离子体物理中的一些关键的、共性的问题,并有望取得突破性成果。针对近年来国内外在该领域取得的最新研究进展进行介绍,并就将来可能开展的研究方向进行展望。
刘鹏飞[4](2019)在《热稠密等离子体中连续电子瞬时空间局域化及其对原子结构与辐射不透明度影响》文中研究说明热稠密等离子体中由光子和电子导致的连续原子过程是等离子体物理中的基础过程,其在确定等离子体电离平衡、状态方程和辐射不透明度中起着决定性的作用。最新的实验证据表明最新的理论在热稠密等离子体条件下显着低估了连续过程电离截面和速率。本文提出了热稠密等离子中连续电子瞬时空间局域化概念。连续电子瞬时空间局域化效应可以改变连续过程的基础物理性质。本文发展了一套研究考虑与等离子体环境耦合导致的量子退相干效应的连续电子波函数的理论方法。我们将该理论应用到热稠密铁等离子体Fe16+的光电离截面、热固体密度镁等离子体Mg7+和Mg9+的电子碰撞电离截面和速率、Mg3+1s2s22p6 1S俄歇速率和Mg9+的电子碰撞激发截面和速率研究中。我们发现由于连续电子瞬时空间局域化效应,热稠密等离子体中的连续过程截面和速率相比于孤立原子模型和等离子体屏蔽模型会显着地增加。我们同时将该理论应用到温度电子密度分别为195 eV,4.0×1022cm-3,181 eV,3.1×1022cm-3,169 eV,2.0×1022cm-3,和164 eV,7.1×1021cm-3铁等离子体的辐射不透明度研究中。与实验结果的对比表明连续电子的瞬时空间局域化效应可以解释热稠密铁等离子体辐射不透明度目前理论和实验在短波长区域的巨大差异。
李永升[5](2019)在《内爆辐射驱动不对称性与壳层内表面震荡现象的模拟研究》文中研究说明激光间接驱动惯性约束聚变利用黑腔产生的X射线辐射源,驱动聚变靶丸内爆压缩氘(D)氚(T)燃料,实现中心点火。由于驱动激光器造价高昂,必须通过高温辐射源的烧蚀压和球形聚心收缩内爆,提高点火热斑的压力,以节省实现点火的驱动能量。但目前激光惯性约束聚变领域面临着内爆辐射驱动不对称和流体力学不稳定性两个科学问题的严重挑战。所以这两个问题的研究对于实现间接驱动惯性约束聚变的点火具有重要的物理意义和应用价值。本文采用二维辐射流体力学程序,通过数值模拟研究的方法研究了激光驱动柱形黑腔中辐射源的不对称性与靶丸的耦合规律,以及对靶丸内爆性能的影响;另外还研究了内爆壳层的内表面上扰动的振荡现象,分析其物理机制。该现象是内爆壳层上“气泡对气泡”结构的形成原因之一,而该结构导致内爆壳层局部变薄,发生破裂从而点火失败的风险大为提高。首先,我们采用数值模拟的方法研究了激光驱动柱形黑腔中硬X射线(金M带辐射)的P2不对称性对点火靶丸内爆性能的影响,获得如下结果:(1)首次获得了柱形黑腔中金M带辐射流的不对称性影响ICF靶丸内爆不对称性的物理机制和规律的认识:金M带辐射流的预热效果加强了黑腔中占绝大份额的中低频X射线辐射对靶丸壳层的辐射烧蚀速度,从而提高了壳层加速度。正的P2不对称性扰动可在内爆速度最大时刻造成热斑形状和壳层的负的P2不对称性,以及壳层面密度的正P2不对称性,且都与M带的P2扰动幅度呈线性关系,并在减速阶段通过瑞利-泰勒不稳定性急剧放大。在我们所模拟的点火靶中,5%~9%的M带P2不对称性即可导致点火失败。点火靶设计中必须考虑金M带不对称性的影响。(2)获得了关于P2不对称性导致点火失败的物理机制的新认识:在减速结束时刻,即阻滞时刻,依据M带P2扰动幅度的大小会形成一个“薄饼状”或者“甜甜圈”形状的热斑。此种热斑的表面积要大于等体积的球形热斑。增大的热斑表面积加快了热斑边界处电子热传导所致的热斑能量损失速率。同时P2形状的热斑中形成的涡流加速了热斑中心处的热量向热斑边界的迁移速度,从而提高了热斑边界处的电子温度梯度、加强了热斑边界处的电子热传导。两种机制都会增强热斑的能量损失,且在金M带P2扰动幅度足够大时导致点火失败。(3)发展了通过烧蚀层掺杂抑制M带P2驱动不对称性影响的有效方法:烧蚀层的中高Z掺杂物可以匀滑到达靶丸烧蚀面附近的金M带辐射流的P2不对称幅度,降低其不利影响。通过掺杂更高Z材料,掺更多的材料,或者将掺杂层置于烧蚀层的更大半径处,可以增强掺杂物对金M带辐射流P2不对称性的匀滑效果。其弊端是不可避免地会降低靶丸的内爆速度。中高Z掺杂物可能不会成为降低ICF内爆低阶模不对称扰动的主要手段,但如果结合其它方法,此法可能会在有些情形下发挥作用:即内爆性能处于悬岸位置而内爆速度并非影响性能的关键因素时。其次,我们还研究了柱形黑腔中谱积分总辐射流的P4不对称性对内爆性能的影响,结果如下:(1)发现了不对称辐射源与靶丸耦合过程中的一个新现象,并获得了规律性认识。即:谱积分总辐射流的P4不对称性除了会在内爆壳层中产生P4形变之外,还会引发可观的P2形变。这种P2形变与P4形变的相位一致,并且与辐射源P4不对称性的相位相反;改变辐射源P4不对称性的相位,壳层P2形变的相位也随之改变。经过进一步的数值模拟研究可以确认这是一种真实的物理现象。(2)获得了产生该现象的物理机制的认识:P4不对称的辐射源经靶丸热等离子体冕区向烧蚀面的传输路途中,通过与等离子体的非线性吸收和再发射过程耦合出了 P2不对称流,而壳层P2形变来即源于此P2不对称辐射流。首先,等离子体对辐射的吸收是“非线性”的:不对称流中入流越强的角度等离子体吸收的辐射能越多,导致其电子温度越高,不透明度越低,从而导致进入热波阵面的入流也越多,如此便形成了一个正反馈,因而是非线性的。非线性系统的一个鲜明特点是把小差异放大,因而会增强了不对辐射流的扰动幅度。其次,等离子体再发射足各向同性的,有利于匀滑辐射入流的不对称性。而等离子体中有限的辐射自由程,使再发射的匀滑效果跟扰动波长有关,扰动波长越小则匀滑效果越好。也就是说,对于P4不对称辐射流中的cos4θ项的匀滑效果优于cos2θ项,如此以来P4 不对称辐射流中cos2θ扰动模的系数与cos4θ扰动模的系数之比超出了勒让德多项式P4中两项系数的比值,表现便是径向辐射入流的勒让德展开式中除了 P4分量之外还出现了 P2分量。(3)与球聚心几何中流体的P4扰动通过模耦合产生P2扰动的现象具有物理本质上的不同:P4不对称辐射源在壳层中产生P2形变几乎从不对称性加源的开始时刻——即收缩比依然很小时就与P4形变同步出现,它源于驱动力上出现了与P4扰动同相位的P2扰动,所以壳层的P2形变与P4形变相位相同;而在球聚心几何流体中P4扰动耦合出P2扰动这一现象中,壳层P2形变是在内爆晚期——或者说收缩比较大时才显着出现,其本质是P4扰动模中的cos 2θ扰动成分在内爆晚期增长速率慢于cos 40扰动,所以表现为P2扰动与P4扰动的相位相反。而后者可能源于流体非线性阶段模耦合造成。柱形黑腔中辐射流的P4不对称性耦合出P2不对称性,是等离子体对辐射的吸收再发射过程的必然结果,因而必然受等离子体状态和不透明度参数的影响。这无疑提高了柱形黑腔中辐射不对称性调控的难度。最后,我们考察研究了加速内爆靶丸壳层内表面的扰动的振荡现象,结果表明内表面的振荡频率与表面重力波和压缩波的低频支耦合波的频率吻合较好;而没有烧蚀压推动的壳层在内爆飞行过程其内表面扰动没有明显的振荡现象。这样从正反两方面,我们首次证明了内表面扰动的振荡现象来源于壳层的加速所致表面重力波和烧蚀压所致压缩波的耦合。对振荡机制的深入了解有助于我们通过进一步研究,寻找有效的控制方法,抑制“气泡对气泡”结构的形成或降低其增长幅度。
裴文兵,杨家敏,颜君,邹士阳,黄秀光,王聪,孟续军,贾果,孙今人[6](2018)在《高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运系数研究》文中研究表明高温高压高密度物质状态是天体演化和核武器动作过程等必然经历的极端状态。高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运性质研究是理解高能量密度物理现象和动力学演化规律的基础,对国家重大应用研究具有不可或缺的支撑作用。高温高压高密度物质状态具有强耦合、强非线性和多时空尺度等特征,亟待理论和实验研究的创新。为解决上述问题,本项目将依托神光系列激光装置,将高温高压高密度物质性质研究分解为两个关键科学问题:(1)高温高压高密度条件下中低Z物质微观结构和运动形态的表征;(2)含高温高密度环境效应的复杂离子结构物理建模,采取"理论与实验结合、基础与应用结合"的方式开展研究。基于理论研究对实验的需求,发展新的实验方法与诊断技术,实验上将突破4项关键技术问题,同时通过设计针对性的物理实验,获得精密的实验结果,改进、发展并检验相关理论和物理模型,提升对物理规律的认识,并将研究成果及时转移到应用研究中。
李晓月[7](2018)在《通过氩等离子体K壳层谱线诊断ICF内爆靶球的温度密度》文中研究说明惯性约束聚变(ICF)中,内爆靶球等离子体的温度、密度及其空间分布,对靶球设计、内爆过程的分析非常重要。因此需要通过理论模型对实验光谱进行诊断,来获得等离子体的温度和密度。一般情况下,人们会在内爆靶球中掺氩(Ar)作为示踪元素,因而本工作主要以氩元素为研究对象。很多情况下,等离子体难以达到局域热动平衡(LTE)。比如,非普朗克分布的辐射场,或者对于光学薄的等离子体,由于发射的光子很容易逃走,使得有光子参与的正逆过程无法达到平衡等因素,都会使得等离子体偏离LTE。这就必须考虑等离子体非局域热动平衡(NLTE)条件对粒子布居和辐射性质的影响。文中粒子布居在LTE条件下通过求解Saha方程获得,在NLTE条件下通过在稳态近似下求解基于碰撞辐射模型(CRM)建立的速率方程获得。发射谱、不透明度及强度利用细致能级模型(DLA)模型计算。第二章详细给出了这些模型的具体细节。进而通过与实验结果对比验证了理论模型的可靠性。在第三章,对NLTE条件下,光激发(RE)、光电离(RI)、电子碰撞激发(EIE)、电子碰撞电离(EII)、自电离(AI)过程及其各自逆过程对于谱线强度的贡献进行了细致分析。在ICF中,电子温度可达到1-10KeV,电子密度可达到1023-1024cm-3。经计算发现,在此条件下,电子碰撞参与的过程是影响谱线强度的主要机制,辐射场的作用非常微弱。一般而言,电子碰撞电离过程(EII)相比于电子碰撞激发过程(EIE)对于谱线强度的贡献更大。由于温度密度的空间分布对于内爆靶球的设计有重要意义,因而第四章中对L.Welser-Sherrill等人测量的实验结果进行了细致的模拟,诊断出了内爆靶球温度密度的空间分布。经诊断,温度在靶球中心最高,越外层温度越低。密度在靶球靠近中心处最大,中心处略小,外层更小。以上便是本文的全部内容。文中主要研究了NLTE条件下,外加辐射场、电子碰撞过程对粒子布居和辐射性质的影响。进而对内爆靶球温度密度的空间分布进行了诊断。对于内爆靶球各层之间混合、谱线的Stark展宽等问题,有待继续深入研究。
徐彬彬[8](2017)在《Z箍缩动态黑腔内辐射温度与均匀性以及烧蚀层界面不稳定性研究》文中认为实现可控惯性约束聚变是解决人类能源危机和生态环境危机的重要途径之一。Z箍缩动态黑腔驱动惯性约束聚变过程中,辐射转化效率非常高,获得X射线能量成本较低,聚变能量增益较大,因此Z箍缩动态黑腔是驱动惯性约束聚变中比较有竞争力的方案之一。研究和探讨Z箍缩动态黑腔驱动惯性约束聚变过程中所存在的问题对实现动态黑腔驱动聚变具有重要的指导意义和科学价值。Z箍缩动态黑腔驱动聚变过程中,有许多问题尚待研究,比如动态黑腔内辐射转化效率问题,聚变靶丸周围辐射均匀性问题,以及所有间接驱动聚变都必须考虑的流体不稳定性问题。本文从丝阵内爆过程中的零维模型出发,在辐射流体力学框架下,结合等离子体壳撞击泡沫柱的冲击动力学过程,对影响动态黑腔内辐射温度的相关因素进行了分析,对动态黑腔内靶丸表面辐射不均匀性的形成原因进行了探讨,对烧蚀层内界面和外界面的流体不稳定性进行了研究。首先,介绍了本文所使用的辐射流体力学程序的理论模型以及状态方程和辐射不透明参数的计算程序,并和国际知名辐射流体力学程序以及相关实验进行了比对,验证了辐射流体力学程序和参数的准确性。对动态黑腔内辐射的产生过程以及辐射的传播过程进行了分析,认为黑腔内的X射线主要来源于冲击压缩过后高温泡沫的热辐射,所得到的辐射能谱近似于黑体谱;通过对不同能群下辐射传播过程的研究,发现大部分辐射在泡沫中以辐射热波的形式进行传播,少部分高能X射线以高速甚至亚光速穿透泡沫。基于等离子体壳撞击泡沫的冲击动力学过程,对动态黑腔内的能量转化过程进行了分析,分两种情况分别建立了理论模型,研究了影响黑腔内辐射温度的主要因素,并使用辐射流体力学模拟进行了验证。研究结果表明:泡沫柱使用比热容较低的材料可以增加黑腔内的辐射温度;减少泡沫密度可以增加黑腔内的辐射温度,但同时减少了泡沫柱所获得的内能;另外在等离子体壳密度大于泡沫密度条件下,降低等离子体壳密度也可以增加黑腔内的辐射温度;在相同电流脉冲条件下,丝阵负载质量应当稍大于零维最优负载质量,这样黑腔内的辐射温度较高。其次,研究了动态黑腔内靶丸表面辐射不均匀性问题,并分析了主要原因。认为柱形辐射热波到达靶丸表面所存在的时间差会导致靶丸表面辐射不均匀性。通过辐射流体力学模拟对等离子体壳斜碰撞泡沫柱、球形等离子体壳碰撞泡沫柱以及带有扰动的等离子体壳撞击泡沫柱对黑腔内靶丸表面辐射不均匀性的影响进行了研究。研究结果表明:等离子体壳斜碰撞泡沫会增加靶丸表面辐射不均匀性,导致靶丸不对称内爆;和靶丸弧形方向相同的球形等离子体壳碰撞泡沫时,会改善靶丸表面的均匀性。等离子体壳上的扰动不会影响黑腔内的辐射均匀性,但会增加黑腔内辐射漏失和降低黑腔内辐射温度,而且扰动振幅越大,扰动波长越小,辐射漏失越严重。此外,对透过泡沫柱直接烧蚀靶丸的高能X射线也进行了探讨,在间接驱动聚变的高温条件下(250-300eV),这部分高能X射线可能是导致靶丸内爆呈棒槌形的主要原因之一。第三,采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了烧蚀层外界面和内界面扰动的发展过程。研究结果表明:在烧蚀层外界面,增加烧蚀速度或者增加烧蚀等离子体外喷速度或者减少冲击波波后声速可以抑制烧蚀面处的烧蚀RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定性;在塑料烧蚀层中掺杂高Z元素可以抑制烧蚀RM不稳定性的增长。增加烧蚀速度和烧蚀面特征长度可以减少烧蚀RT(Rayleigh–Taylor)不稳定性;掺杂高Z元素后的塑料靶中扰动随时间增长较慢的主要原因是烧蚀层加速度减小,使用本文所提出的RT线性增长率公式剔除加速度的影响后,发现纯塑料靶中的扰动增长随烧蚀层运动路程反而较慢。在烧蚀层内界面,经典RM不稳定性的增长和烧蚀层的密度以及烧蚀压相关;相比于CH塑料,烧蚀层使用Be时内界面扰动增长较慢;辐射脉冲对界面扰动的发展具有非常大的影响,甚至能改变扰动的增长方向。辐射持续烧蚀时,烧蚀层内界面扰动并不会明显增大,只有在烧蚀减弱后,烧蚀面所产生的稀疏波减速界面,触发界面RT不稳定性后,界面扰动才会剧烈增长。另外,研究发现通过调制辐射脉冲的形状,一定程度上可以抑制烧蚀层内界面扰动的增长。
高城[9](2011)在《非局域热动平衡等离子体的粒子布居和辐射性质研究》文中提出等离子体辐射性质的研究在惯性约束聚变(ICF)、磁约束聚变、天体物理、X射线和激光物理等领域具有重要应用,考虑非局域热动平衡效应对粒子布居的影响是获得精确辐射参数的重要方面。本文发展了细致能级和细致组态层次的碰撞辐射模型,并用于非局域热动平衡等离子体粒子布居和辐射性质的研究。作为应用,基于细致能级的计算,利用氩等离子体Lyβ谱线强度对热电子温度的敏感性,提出了诊断ICF实验内爆区热电子温度的方法。基于细致组态的计算,对具有开N壳层的金等离子体粒子布居和M带发射谱进行了研究,并与实验进行了系统比较。在细致组态层次上,使用类氢的解析公式获得所有原子参数,以此建立的碰撞辐射模型用于高原子序数等离子体粒子布居的快速计算。使用含时的碰撞辐射模型研究了等离子体粒子布居随时间的演化。此外,本文还对等离子体环境对原子结构和辐射不透明度的影响做了初步研究。具体内容如下:首先,发展了基于细致能级层次的碰撞辐射模型,在稳态近似下研究了辐射场对碳等离子体电离平衡的影响。结果表明,辐射场使等离子体电离增强,但是随着等离子体密度的增大,辐射场对电离平衡的影响越来越小。研究了在ICF内爆区的条件下,热电子对氩等离子体粒子布居和K壳层发射谱的影响。结果表明:热电子使得氩等离子体的电离度增大,但是当热电子的温度达到某一临界值后,热电子对电离平衡的影响开始逐渐减小。研究了氩等离子体K壳层发射光谱在不同的热电子温度和份额条件下的变化。结果表明,类氢氩离子的Lyβ谱线强度对热电子的温度非常敏感。利用这种敏感性,可以为实验提供一种诊断内爆区热电子温度的工具。其次,发展了基于细致组态的碰撞辐射模型,研究了具有开N壳层结构的金等离子体粒子布居和M带的发射谱,与各种条件下金等离子体的实验测量结果进行了系统比较,与实验符合得较好。使用类氢的解析公式获得组态层次的所有原子参数,并以此建立的碰撞辐射模型研究了高Z(Z为原子序数)元素等离子体粒子布居,使用该方法可以快速高效地对高Z元素的等离子体粒子布居进行计算。检验了基于类氢的解析公式得到的自电离和双电子符合速率的精度。结果表明,由解析公式得到的自电离参数与精细计算的结果相比,整体上精度不高,因此从原子参数精度的角度解释了长期以来,不同的NLTE模型得到的粒子布居存在差异的原因。第三,基于细致能级的计算,利用含时的碰撞辐射模型,研究了氩等离子体K壳层激发自电离态的驰豫过程。为模拟激光与物质相互作用过程中的能量沉积、粒子布居和辐射性质的含时演化提供了工具。第四,基于Debye模型研究了等离子体环境对原子结构、光电离过程和辐射不透明度的影响。首先使用Debye模型研究了等离子体屏蔽对氢原子能级、束缚-束缚跃迁的振子强度和光电离截面的影响。发现屏蔽增强时,氢原子能级次序发生改变。当屏蔽增强到一定程度时,氢原子基态光电离截面在电离域值附近发生共振现象,解释了共振产生的原因。其次,使用Debye模型研究了环境效应对碳原子结构和辐射不透明度的影响,分析了光谱分辨的不透明度的谱线位置和强度的变化原因。最后,作为理论的应用,基于细致能级的计算,实现了对等离子体状态的精确诊断。首先,使用精细的局域热动平衡铁等离子体辐射不透明度诊断了高温铁等离子的物质状态。结果表明实验等离子体没有处在严格的局域热动平衡,并预测了可能的粒子布居。其次,使用碰撞辐射模型诊断了高温稠密的非局域热动平衡碳等离子电离平衡,分析了可能影响电离平衡的因素。计算表明,高温辐射场是导致实验碳等离子体偏离局域热动平衡的主要因素。
赵阳[10](2009)在《激光等离子辐射不透明度实验研究和状态诊断》文中研究说明在惯性约束核聚变的研究中,辐射不透明度是等离子体模拟中的一个重要物理参数,需要精确的理论计算与实验测量;对于极端等离子体条件下的温度密度测量,需要借助于X射线光谱诊断法这一有利工具。本论文在不透明度实验中发展了时间空间分辨的测量技术,获得可靠的高分辨透过率谱,并与细致谱线计算结果进行了比较。对等离子体状态诊断中的X射线谱诊断法进行了深入的理论与实验研究。本论文的主要内容归纳如下:(1)对平面晶体谱仪的谱线波长定标方法进行了研究,发展了传统的辅助光阑法,即利用谱线曲率法得到晶体与成像面的夹角;提出了一种利用谱线曲率直接测量谱线波长的新方法,并从实验与理论上进行了分析。在北京同步辐射3W1B装置上完成了1keV~1.5keV的X光胶片绝对响应曲线的标定工作,为不透明度实验测量提供了定量测量。(2)在神光Ⅱ装置上的不透明度实验中,采用点投影背光法测量了铝等离子体的透过率谱。通过采用三明治半样品靶实现了空间分辨测量,在一次打靶中获得了背光源谱,样品自发射谱,透射谱的信息,减小了由于实验发次之间的波动引起的不确定度,提高了数据获取的合理性。通过9路短脉冲打靶得到200ps的短X-ray背光实现了高时间分辨测量,在短脉冲持续时间内获得了均一的样品状态,便于与确定温度密度状态下的理论模型进行比较。设计了侧面背光法测量膨胀Al样品的厚度以及密度,将实验结果与流体力学模拟进行了比较。(3)建立了将能级布居计算(激发与自发辐射等快过程)和离化度分布计算(离化与复合等慢过程)分离的稳态碰撞辐射模型。研究了非局域热动平衡等离子体的发射谱,并对铝激光等离子体的发射光谱进行了模拟。(4)等离子体状态诊断是ICF研究中的重要课题。基于神光Ⅱ激光装置的不透明度实验,建立了利用Fe等离子体L吸收边的移动量来诊断等离子体密度的理论方法。在星光装置上通过晶体谱仪狭缝成像得到时间积分空间分辨的非平衡激光铝等离子体的K壳层自发射谱,通过之前建立的稳态碰撞辐射模型,给出了级间共振线强比He-α/Ly-α与电子温度的函数关系,并通过拟合共振线与伴线混合的实验测量谱,分离出了1s-2p共振线的真实强度,提高了电子温度诊断的精度。
二、中低Z元素等离子体辐射不透明度的计算(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、中低Z元素等离子体辐射不透明度的计算(论文提纲范文)
(4)热稠密等离子体中连续电子瞬时空间局域化及其对原子结构与辐射不透明度影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 热稠密等离子体中新物理现象 |
1.2 热稠密等离子体中原子过程的研究现状 |
1.3 辐射不透明度的研究背景和现状 |
1.4 本文的主要内容和方法 |
第二章 基本理论 |
2.1 孤立原子结构理论 |
2.1.1 单电子波函数 |
2.2 等离子体屏蔽下的原子结构理论 |
2.2.1 单质的等离子体屏蔽势理论 |
2.2.2 混合物的等离子体屏蔽势理论 |
2.2.3 等离子体的电离能下降 |
2.3 等离子体环境中的连续电子局域化 |
2.4 连续过程截面或速率的理论 |
2.5 辐射不透明度的基础理论 |
2.5.1 局域热动平衡近似和辐射输运方程 |
2.5.2 辐射与物质相互作用过程 |
2.5.3 局域热动平衡下的电离平衡 |
第三章 等离子体屏蔽效应的研究 |
3.1 单质等离子体屏蔽效应对原子结构的影响 |
3.1.1 屏蔽势程序的实现 |
3.1.2 自由电子密度的空间分布 |
3.1.3 等离子体屏蔽势 |
3.1.4 屏蔽效应对束缚电子能量和波函数的影响 |
3.1.5 屏蔽效应对压制电离和电离能下降的影响 |
3.1.6 电离能下降对局域热动平衡条件下粒子数布局的影响 |
3.2 混合物屏蔽效应对原子结构的影响 |
3.2.1 混合物中离子球半径 |
3.2.2 混合物电离能下降的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 热稠密等离子体中连续电子瞬时空间局域化及对光电离截面增强效应的研究 |
4.1 连续电子的动量展宽 |
4.2 连续电子的局域化径向波函数 |
4.3 连续电子的归一态密度 |
4.4 局域化效应对光电离截面的增强 |
4.5 小结 |
第五章 热稠密等离子体中由于连续电子瞬时空间局域化对电子碰撞电离截面和速率系数的显着增强效应 |
5.1 引言 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 能量微分截面的新特征 |
5.2.2 连续电子态局域化对积分截面的增强 |
5.2.3 热稠密等离子体中碰撞电离速率系数的极大增强 |
5.2.4 与实验和其他理论结果的对比 |
5.3 结果讨论 |
5.4 本章小结 |
第六章 连续电子波函数局域化对俄歇和电子碰撞激发过程的增强效应 |
6.1 连续电子局域化对俄歇过程的影响 |
6.2 连续电子局域化对电子碰撞激发过程的影响 |
6.2.1 连续电子局域化对电子碰撞激发截面的增强效应 |
6.2.2 连续电子局域化对电子碰撞激发速率系数的增强效应 |
6.3 连续电子局域化对俄歇、辐射跃迁、电子碰撞激发和电子碰撞电离过程的影响的比较 |
6.4 本章小结 |
第七章 连续电子瞬时空间局域化对不透明度的增强效应 |
7.1 连续电子局域化效应对光电离截面的增强 |
7.2 连续电子局域化效应对束缚自由不透明度的增强 |
7.3 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(5)内爆辐射驱动不对称性与壳层内表面震荡现象的模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 激光惯性约束聚变简介 |
1.1 惯性约束聚变 |
1.2 激光惯性约束聚变 |
1.3 目前ICF研究遇到的主要科学技术挑战 |
1.4 点火黑腔驱动不对称性问题研究现状 |
1.5 点火内爆流体不稳定性研究现状 |
1.6 本文研究目的与内容 |
第二章 金M带P2不对称性对点火靶性能的影响 |
2.1 引言 |
2.2 数值模拟研究方法 |
2.3 金M带P2不对称性对点火靶丸内爆性能的影响 |
2.4 热斑点火失效机制 |
2.5 讨论和结论 |
第三章 烧蚀层中高Z掺杂物对金M带辐射流P2不对称性匀滑作用 |
3.1 引言 |
3.2 掺Ge点火靶和掺Si点火靶 |
3.3 金M带辐射流不对称对掺杂靶二维内爆性能的影响 |
3.4 中高Z杂质的匀滑效果 |
3.5 讨论与结论 |
第四章 辐射驱动不对称性模式耦合研究 |
4.1 引言 |
4.2 工作模型与研究方法 |
4.3 流体不稳定性增长因素的考察 |
4.4 吸收再发射对驱动不对称性的影响 |
4.4.1 真空辐射场数值解的收敛性考核 |
4.4.2 吸收再发射对辐射场P4不对称性的影响 |
4.4.3 吸收再发射与流体耦合对辐射场不对称性的影响 |
4.5 讨论与结论 |
第五章 加速球壳内表面振荡现象初步研究 |
5.1 引言 |
5.2 美国NIC第五版点火靶内表面的振荡 |
5.3 振荡机制的初步探索 |
5.4 讨论 |
第六章 结论及展望 |
6.1 论文的主要内容与结论 |
6.2 本论文创新点 |
6.3 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
发表文章目录 |
简历 |
(7)通过氩等离子体K壳层谱线诊断ICF内爆靶球的温度密度(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 等离子体光谱诊断技术的发展历程 |
1.2 本文研究内容及方法 |
1.3 文章结构安排 |
第二章 基本理论和计算方法 |
2.1 原子参数的计算 |
2.1.1 LTE条件下原子参数的计算 |
2.1.2 NLTE条件下原子参数的计算 |
2.2 粒子布居的计算 |
2.2.1 LTE条件下粒子布居的计算 |
2.2.2 NLTE条件下粒子布居的计算 |
2.3 不透明度和发射谱的计算 |
2.3.1 不透明度的计算 |
2.3.2 发射谱的计算 |
2.3.3 强度的计算 |
2.4 实验光谱诊断 |
2.4.1 实验中主要物理过程分析 |
2.4.2 温度密度诊断 |
第三章 NLTE条件下各物理过程对谱线强度的贡献分析 |
3.1 不同温度下辐射场与电子碰撞对谱线强度的贡献对比 |
3.1.1 对离子丰度的贡献对比 |
3.1.2 对粒子布居和激发电离速率的贡献对比 |
3.1.3 对谱线强度的贡献对比 |
3.2 不同温度下光激发与光电离对谱线强度的贡献对比 |
3.2.1 对离子丰度的贡献对比 |
3.2.2 对粒子布居和激发电离速率的贡献对比 |
3.2.3 对谱线强度的贡献对比 |
3.3 不同温度下电子碰撞激发与电子碰撞电离对谱线强度的贡献对比 |
3.3.1 对离子丰度的贡献对比 |
3.3.2 对粒子布居和激发电离速率的贡献对比 |
3.3.3 对谱线强度的贡献对比 |
3.4 总结 |
第四章 ICF内爆靶球温度密度的空间分布诊断 |
4.1 研究问题 |
4.2 研究方法 |
4.3 结果讨论 |
第五章 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(8)Z箍缩动态黑腔内辐射温度与均匀性以及烧蚀层界面不稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景 |
1.3 Z箍缩驱动聚变 |
1.3.1 Z箍缩直接驱动聚变 |
1.3.2 Z箍缩间接驱动聚变 |
1.4 Z箍缩动态黑腔驱动惯性约束聚变研究现状 |
1.4.1 Z箍缩动态黑腔概念 |
1.4.2 Z箍缩动态黑腔研究现状 |
1.4.3 Z箍缩动态黑腔驱动ICF存在的问题 |
1.5 研究方法和主要内容 |
第二章 辐射流体力学模型介绍及模拟验证 |
2.1 辐射流体力学模型 |
2.1.1 流体力学方程 |
2.1.2 辐射流体力学方程 |
2.2 状态方程和辐射不透明度 |
2.2.1 QEOS状态方程 |
2.2.2 SNOP辐射不透明度 |
2.3 辐射流体力学的模拟验证 |
2.3.1 Z箍缩动态黑腔模拟验证 |
2.3.2 辐射烧蚀模拟验证 |
2.3.3 辐射烧蚀驱动的流体界面不稳定性模拟验证 |
2.4 小结 |
第三章 动态黑腔内的能量转化和辐射温度分析 |
3.1 零维模型介绍以及辐射流体力学模型合理性探讨 |
3.1.1 零维模型 |
3.1.2 辐射流体力学模型的合理性探讨 |
3.2 动态黑腔内辐射产生和传播过程研究 |
3.2.1 动态黑腔内辐射产生过程 |
3.2.2 动态黑腔内辐射传播过程 |
3.3 动态黑腔内能量转换以及辐射温度分析 |
3.3.1 等离子体壳动能分析 |
3.3.2 等离子体壳撞击泡沫能量转化过程理论分析 |
3.3.3 等离子体壳撞击泡沫能量转化过程数值模拟分析 |
3.3.4 丝阵负载参数对黑腔内辐射温度的影响 |
3.4 小结 |
第四章 动态黑腔内靶丸表面辐射均匀性研究 |
4.1 辐射热波传播导致的辐射不均匀性 |
4.1.1 辐射热波传播理论 |
4.1.2 动态黑腔内辐射热波传播过程的数值模拟 |
4.1.3 辐射热波传播引入的辐射不均匀性 |
4.2 等离子体壳不规则碰撞泡沫对靶丸表面辐射均匀性的影响 |
4.2.1 等离子体壳斜撞击泡沫柱对靶丸表面辐射均匀性的影响 |
4.2.2 球形等离子体壳撞击泡沫柱对靶丸表面辐射均匀性的影响 |
4.2.3 扰动等离子体壳撞击泡沫柱对黑腔内辐射的影响 |
4.3 烧蚀外喷等离子体与冲击波相互作用对靶丸表面辐射均匀性的影响 |
4.4 高能X射线引入的辐射不均匀性 |
4.5 小结 |
第五章 烧蚀层外界面和内界面流体不稳定性研究 |
5.1 烧蚀层外界面的流体不稳定性 |
5.1.1 流体烧蚀不稳定性理论分析基础 |
5.1.2 烧蚀层外界面的烧蚀RM不稳定性 |
5.1.3 烧蚀层外界面的烧蚀RT不稳定性 |
5.2 烧蚀层内界面的流体不稳定性 |
5.2.1 经典RM不稳定性 |
5.2.2 经典RM不稳定性与RT不稳定性的耦合 |
5.3 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 论文创新点 |
6.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(9)非局域热动平衡等离子体的粒子布居和辐射性质研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 局域热动平衡等离子体辐射不透明度研究现状 |
1.2 稠密等离子体环境效应对辐射不透明度影响的研究 |
1.3 非局域热动平衡等离子体辐射性质的研究 |
1.4 本文的研究内容和方法 |
参考文献 |
第二章 基本理论和计算方法 |
2.1 NLTE 等离子体的电离平衡理论 |
2.2 NLTE 等离子体辐射不透明度和发射谱的计算方法 |
2.3 原子参数的计算 |
参考文献 |
第三章 基于DLA 的NLTE 等离子体粒子布居和辐射性质研究 |
3.1 组态选取原则 |
3.2 NLTE 碳等离子体的粒子布居和辐射性质研究 |
3.2.1 外加辐射场对粒子布居的影响 |
3.2.2 自电离和双电子俘获过程对粒子布居的影响 |
3.3 NLTE 氩等离子体的粒子布居和辐射性质研究 |
3.3.1 NLTE 氩等离子体的粒子布居和辐射性质 |
3.3.2 热电子对粒子布居和K 壳层发射谱的影响 |
3.4 NLTE 高温金等离子体的粒子布居和发射谱 |
本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于DCA 的NLTE 等离子体粒子布居和辐射性质研究 |
4.1 氖等离子体粒子布居和发射谱研究 |
4.2 具有开N 壳层的金等离子体粒子布居和M 带发射谱的研究 |
4.2.1 组态选取原则 |
4.2.2 与实验的系统比较 |
4.3 使用解析公式获得原子参数的DCA 模型 |
4.3.1 原子参数的获得 |
4.3.2 与实验和其他模型结果的比较 |
4.4 由解析公式得到的自电离速率精度的检验 |
4.4.1 自电离速率的精确计算 |
4.4.2 对由解析公式得到的自电离速率的检验 |
本章小结 |
参考文献 |
第五章 类氖氩离子K 壳层激发自电离态的驰豫过程研究 |
本章小结 |
参考文献 |
第六章 等离子体环境对原子结构和辐射不透明度的影响 |
6.1 Debye 势及其性质 |
6.2 Debye 屏蔽对氢原子结构和光电离截面的影响 |
6.2.1 Debye 屏蔽对氢原子能级的影响 |
6.2.2 Debye 屏蔽对氢原子光电离截面的影响 |
6.3 Debye 屏蔽对碳等离子体辐射不透明度的影响 |
6.3.1 Debye 屏蔽对碳原子结构和光电离过程的影响 |
6.3.2 Debye 屏蔽对碳等离子体辐射不透明度的影响 |
本章小结 |
参考文献 |
第七章 使用精确的原子参数对高温等离子体的状态诊断 |
7.1 使用LTE 等离子体辐射不透明度对高温铁等离子体状态的诊断 |
7.1.1 原子参数精度检验 |
7.1.2 使用精确的辐射不透明度对实验的诊断 |
7.1.3 高温铁等离子体辐射不透明度的系统研究 |
7.2 使用碰撞辐射模型对NLTE 碳等离子体电离平衡的诊断 |
7.2.1 辐射场对电离平衡的影响 |
7.2.2 电子分布对电离平衡的影响 |
本章小结 |
参考文献 |
第八章 总结和展望 |
致谢 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(10)激光等离子辐射不透明度实验研究和状态诊断(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 惯性约束核聚变简介 |
1.2 利用X射线谱学研究高温等离子体状态的意义及方法 |
1.3 辐射不透明度的研究现状与意义 |
1.4 本论文内容安排 |
2 辐射不透明度研究的理论方法 |
2.1 局域热动平衡下的辐射输运方程和平均不透明度 |
2.2 辐射与物质相互作用的基本过程 |
2.3 原子结构的理论模型 |
2.4 不透明度计算模型 |
2.5 小结 |
3 辐射不透明度实验研究 |
3.1 国内外研究现状 |
3.2 测量等离子体X射线谱的常用谱仪 |
3.3 平面晶体谱仪数据定量化 |
3.4 基于神光Ⅱ激光装置的不透明度实验 |
3.5 小结 |
4 非平衡等离子体光谱模拟 |
4.1 等离子体状态 |
4.2 等离子体状态模型 |
4.3 稳态碰撞辐射模型 |
4.4 发射光谱模拟 |
4.5 小结 |
5 等离子体状态诊断 |
5.1 光谱诊断的一般方法 |
5.2 电子密度诊断 |
5.3 电子温度诊断 |
5.4 小结 |
6 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
四、中低Z元素等离子体辐射不透明度的计算(论文参考文献)
- [1]激光聚变内爆流体不稳定性基础问题研究进展[J]. 王立锋,叶文华,陈竹,李永升,丁永坤,赵凯歌,张靖,李志远,杨云鹏,吴俊峰,范征锋,薛创,李纪伟,王帅,杭旭登,缪文勇,袁永腾,涂绍勇,尹传盛,曹柱荣,邓博,杨家敏,江少恩,董佳钦,方智恒,贾果,谢志勇,黄秀光,傅思祖,郭宏宇,李英骏,程涛,高振,方丽丽,王保山,王英华,曾维新,卢艳,旷圆圆,赵振朝,陈伟,戴振生,谷建法,葛峰峻,康洞国,张桦森,乔秀梅,李蒙,刘长礼,申昊,许琰,高耀明,刘元元,胡晓燕,徐小文,郑无敌,邹士阳,王敏,朱少平,张维岩,贺贤土. 强激光与粒子束, 2021(01)
- [2]基于箍缩装置的高能量密度物理实验研究进展[J]. 黄显宾,徐强,王昆仑,任晓东,周少彤,张思群,蔡红春,王贵林,张朝辉,贾月松,孙奇志,刘盼,袁建强,李洪涛,王勐,谢卫平,邓建军. 强激光与粒子束, 2021(01)
- [3]强激光实验室天体物理介绍[J]. 仲佳勇,安维明,平永利,韩波,汤鹏飞,原晓霞,孙伟,邢纯青,张茜,王荐钊,高炜佳,于家成,刘正东,岳树峰. 强激光与粒子束, 2020(09)
- [4]热稠密等离子体中连续电子瞬时空间局域化及其对原子结构与辐射不透明度影响[D]. 刘鹏飞. 国防科技大学, 2019(01)
- [5]内爆辐射驱动不对称性与壳层内表面震荡现象的模拟研究[D]. 李永升. 中国工程物理研究院, 2019(01)
- [6]高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运系数研究[J]. 裴文兵,杨家敏,颜君,邹士阳,黄秀光,王聪,孟续军,贾果,孙今人. 中国基础科学, 2018(05)
- [7]通过氩等离子体K壳层谱线诊断ICF内爆靶球的温度密度[D]. 李晓月. 国防科技大学, 2018(02)
- [8]Z箍缩动态黑腔内辐射温度与均匀性以及烧蚀层界面不稳定性研究[D]. 徐彬彬. 国防科技大学, 2017(02)
- [9]非局域热动平衡等离子体的粒子布居和辐射性质研究[D]. 高城. 国防科学技术大学, 2011(07)
- [10]激光等离子辐射不透明度实验研究和状态诊断[D]. 赵阳. 华中科技大学, 2009(11)