CN106297902B - 一种填充气凝胶icf冷冻靶*** - Google Patents

一种填充气凝胶icf冷冻靶*** Download PDF

Info

Publication number
CN106297902B
CN106297902B CN201610793486.8A CN201610793486A CN106297902B CN 106297902 B CN106297902 B CN 106297902B CN 201610793486 A CN201610793486 A CN 201610793486A CN 106297902 B CN106297902 B CN 106297902B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aeroge
filling
thin layer
icf
golden chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610793486.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106297902A (zh
Inventor
厉彦忠
陈鹏玮
李翠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Kaiwanwen Technology Co ltd
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201610793486.8A priority Critical patent/CN106297902B/zh
Publication of CN106297902A publication Critical patent/CN106297902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106297902B publication Critical patent/CN106297902B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/11—Details
    • G21B1/19—Targets for producing thermonuclear fusion reactions, e.g. pellets for irradiation by laser or charged particle beams
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，包括金腔，金腔的内部中央通过支撑膜固定有靶丸，靶丸内有聚变材料，金腔的顶部设有激光入射口，金腔的外部设置有热力机械结构，热力机械结构的上、下两部分通过连接结构连接成一体，热力机械结构上设置有冷环，金腔内壁设有气凝胶薄层，气凝胶薄层的空腔内为填充气体，所述的气凝胶薄层的上下两端设置有填充气凝胶，填充气凝胶通过固定膜固定，上下填充气凝胶之间的气凝胶薄层的空腔内为填充气体，本发明由于气凝胶薄层、填充气凝胶的存在，可以抑制金等离子体膨胀，减少内部填充气体的含量，削弱自然对流的影响，从而优化靶丸表面温度均匀性，提高点火成功率。

Description

一种填充气凝胶ICF冷冻靶***
技术领域
本发明属于惯性约束聚变(ICF)中的靶技术领域，具体涉及一种填充气凝胶ICF冷冻靶***。
背景技术
惯性约束核聚变(ICF)，是一种核聚变的技术，利用激光的冲击波来引发核聚变反应，是实现聚变点火的主要方法之一。
在惯性约束聚变中，点火条件要求高温、高密度和一定的尺度，采用激光驱动也需要增压手段，其大致过程是：激光首先从四面八方均匀加热球形靶丸表面，在靶表面形成一层高温稀薄等离子体，然后激光通过这层稀薄等离子体时，以逆韧致和某些等离子体的反常吸收过程被吸收。被吸收的激光能量迅速加热电子，温度可达到3—5千万度。高温电子通过电子热传导，又将大部分能量输运到临近吸收区的烧蚀层密度高的区域，形成一个高温烧蚀阵面(温度急剧变化的一个空间界面)，并在此产生高的烧蚀压，这是一个增压过程。它将激光压力提高近千倍。烧蚀压驱动烧蚀阵面附近的物质，一方面将一部分高温高密度等离子体物质向外朝低密度的等离子体区喷射，另一方面由于作用与反作用的关系，将剩余的冷物质压缩并向中心加速运动，产生聚心冲击波，压缩氘氚燃料，这就是惯性约束的含义。这个过程就称为“内爆”，通过球形内爆和内爆过程的聚心效应，使氘氚燃料的压力再增加几万倍，达到点火时要求达到的燃料压力。
现阶段ICF尚未商用，仍处于研究阶段，对其点火效率的提高仍有待于研究，点火成功与否以及效率与冷冻靶的综合性能密切相关。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，有效改善了温度分布不均匀性，抑制激光照射黑腔内壁产生的金等离子体，提高冷冻靶丸内爆性能。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，包括金腔4，金腔4的内部中央通过支撑膜8固定有靶丸6，靶丸6内有聚变材料，金腔4的顶部设有激光入射口1，金腔4的外部设置有热力机械结构3，热力机械结构3的上、下两部分通过连接结构7连接成一体，热力机械结构3上设置有冷环2，金腔4内壁设有气凝胶薄层10，气凝胶薄层10的空腔内为填充气体9。
所述的气凝胶薄层10的上下两端设置有填充气凝胶11，填充气凝胶11通过固定膜12固定，上下填充气凝胶11之间的气凝胶薄层10的空腔内为填充气体9。
所述的热力机械结构3的上、下部分各设有一个辅助加热环5。
所述的填充气体9为氦气、氢气或其它低原子序数气体。
所述的气凝胶薄层10的厚度20-100微米。
所述的填充气凝胶11的填充率为30.0％-50％。
本发明的有益效果为：由于气凝胶薄层10，填充气凝胶11的存在，可以抑制金等离子体膨胀，减少内部填充气体的含量，削弱自然对流的影响，从而优化靶丸6表面温度均匀性，提高点火成功率。
附图说明
图1为本发明填充气凝胶ICF冷冻靶***的示意图。
图2为增加了上下填充气凝胶的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，包括金腔4，金腔4的内部中央通过支撑膜8固定有靶丸6，靶丸6内有聚变材料，金腔4的顶部设有激光入射口1，激光入射口1为激光点火时激光射入的窗口，金腔4的外部设置有热力机械结构3，热力机械结构3的上、下两部分通过连接结构7连接成一体，热力机械结构3作用为支撑整个***，热力机械结构3上设置有冷环2，冷环2为冷冻靶结构提供冷量，达到降温的效果，金腔4内壁设有气凝胶薄层10，气凝胶薄层10的空腔内为填充气体9，气凝胶薄层10可以有效抑制等离子体膨胀，从而可以填充更低压力的填充气体，使靶丸6表面温度均匀性优化，填充气体9的作用为抑制金腔等离子体的膨胀和充当导热介质。
参照图2，所述的气凝胶薄层10的上下两端设置有填充气凝胶11，填充气凝胶11通过固定膜12固定，上下填充气凝胶11之间的气凝胶薄层10的空腔内为填充气体9，填充气凝胶11可以有效抑制气体自然对流作用，使靶丸6表面温度均匀性优化。
所述的热力机械结构3的上、下部分各设有一个辅助加热环5，辅助加热环5作用为均化靶丸表面温度场，辅助加热环5的要求大大降低，可以有很小的加热量。
所述的填充气体9为氦气、氢气或其它低原子序数气体。
所述的气凝胶薄层10的厚度20-100微米。
所述的填充气凝胶11的填充率为30.0％-50％。
本发明的工作原理为：激光通过激光入射口1射入，金腔4表面产生金等离子体，同时激光转化为X射线，照射靶丸6，使靶丸6发生内爆，释放巨大的能量，在成功的点火过程中，靶丸6表面温度均匀性至关重要，由于气凝胶薄层10，填充气凝胶11的存在，可以抑制金等离子体膨胀，减少内部填充气体的含量，削弱自然对流的影响，从而优化靶丸6表面温度均匀性，提高点火成功率。

Claims (5)

1.一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，包括金腔(4)，金腔(4)的内部中央通过支撑膜(8)固定有靶丸(6)，靶丸(6)内有聚变材料，金腔(4)的顶部设有激光入射口(1)，其特征在于：金腔(4)的外部设置有热力机械结构(3)，热力机械结构(3)的上、下两部分通过连接结构(7)连接成一体，热力机械结构(3)上设置有冷环(2)，金腔(4)内壁设有气凝胶薄层(10)，气凝胶薄层(10)的空腔内为填充气体(9)；
所述的气凝胶薄层(10)所形成的内部空腔的上下两端设置有填充气凝胶(11)，填充气凝胶(11)通过固定膜(12)固定，上下填充气凝胶(11)之间的气凝胶薄层(10)的空腔内为填充气体(9)。
2.根据权利要求1所述的一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，其特征在于：所述的热力机械结构(3)的上、下部分各设有一个辅助加热环(5)。
3.根据权利要求1所述的一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，其特征在于：所述的填充气体(9)为氦气、氢气或其它低原子序数气体。
4.根据权利要求1所述的一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，其特征在于：所述的气凝胶薄层(10)的厚度20-100微米。
5.根据权利要求1所述的一种填充气凝胶ICF冷冻靶***，其特征在于：所述的填充气凝胶(11)的填充率为30.0％-50％。
CN201610793486.8A 2016-08-31 2016-08-31 一种填充气凝胶icf冷冻靶*** Expired - Fee Related CN106297902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610793486.8A CN106297902B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种填充气凝胶icf冷冻靶***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610793486.8A CN106297902B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种填充气凝胶icf冷冻靶***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106297902A CN106297902A (zh) 2017-01-04
CN106297902B true CN106297902B (zh) 2017-09-12

Family

ID=57673387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610793486.8A Expired - Fee Related CN106297902B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种填充气凝胶icf冷冻靶***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106297902B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108877958B (zh) * 2017-05-12 2020-10-30 嵊州市观东机械厂 一种球形icf冷冻靶***
CN108877959B (zh) * 2017-05-14 2020-06-09 陈鹏玮 一种冷冻靶靶丸冰层形成装置及方法
CN108877960A (zh) * 2017-05-15 2018-11-23 陈鹏玮 Icf冷冻靶装置及icf屏蔽罩开启速度最优方法
CN111575709B (zh) * 2020-06-18 2021-12-17 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种银黑腔制造方法
CN113158520B (zh) * 2021-04-09 2022-10-28 西安交通大学 一种用于冷冻靶***中的燃料冰层界面追踪模拟方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101649477A (zh) * 2009-09-11 2010-02-17 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种金属碳气凝胶复合材料的制备方法
WO2011146113A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-24 Innoven Energy Partners Icf targets and chambers
CN105575444A (zh) * 2016-02-06 2016-05-11 北京应用物理与计算数学研究所 热核聚变发生方法及***

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013125570A (ru) * 2010-11-08 2014-12-20 ЛОРЕНС ЛИВЕРМОР НЭШНЛ СЕКЬЮРИТИ, ЭлЭлСи Мишени непрямого возбуждения для термоядерной энергетики
US20130308736A1 (en) * 2011-11-11 2013-11-21 Lawrence Livermore National Security, Llc Porous Scaffolds for Hydrogen Fuel in Inertial Confinement Fusion Capsules

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101649477A (zh) * 2009-09-11 2010-02-17 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种金属碳气凝胶复合材料的制备方法
WO2011146113A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-24 Innoven Energy Partners Icf targets and chambers
CN105575444A (zh) * 2016-02-06 2016-05-11 北京应用物理与计算数学研究所 热核聚变发生方法及***

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MF气凝胶的制备和结构表征;张勇等;《强激光与粒子束》;20061130;第18卷(第11期);第1841-1844页 *
NIF target assembly metrology methodology and results;E.T.Alger et.al;《Fusion Science and Technology》;20100311;第1-25页 *
冷冻靶封装套中辅助热流密度的优化;殷阁媛等;《原子能科学技术》;20160430;第50卷(第4期);第628页左栏1.1及图1 *
气凝胶的制备及其在惯性约束聚变实验中的应用;周斌等;《原子能科学技术》;20040731;第38卷;第125-128页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106297902A (zh) 2017-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106297902B (zh) 一种填充气凝胶icf冷冻靶***
Betti et al. Shock ignition of thermonuclear fuel with high areal density
Ribeyre et al. Shock ignition: an alternative scheme for HiPER
Perkins et al. Shock ignition: A new approach to high gain inertial confinement fusion on the national ignition facility
Sacks et al. Direct drive cryogenic ICF capsules employing DT wetted foam
Olson et al. First liquid layer inertial confinement fusion implosions at the national ignition facility
CA2814004A1 (en) Indirect drive targets for fusion power
US20170213603A1 (en) Simple and Robust Configuration for ICF Targets
US20170229194A1 (en) Simple and Robust Implosion of ICF Targets
Hatchett et al. Hydrodynamics of conically guided fast ignition targets
CN105957575B (zh) 基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源及产生方法
Gus’ kov Nonequilibrium laser-produced plasma of volume-structured media and inertial-confined-fusion applications
Kemp et al. Implosion and ignition of magnetized cylindrical targets driven by heavy-ion beams
CN108877959B (zh) 一种冷冻靶靶丸冰层形成装置及方法
US20200161007A1 (en) High Yield ICF Target for Large Radiation Gains
Combs et al. Solidification and acceleration of large cryogenic pellets relevant for plasma disruption mitigation
US20200027571A1 (en) Thermal Wave Drive for ICF Targets
Slutz et al. Radiation driven capsules for fast ignition fusion
CN205751548U (zh) 基于微尺寸近临界密度等离子体的高能激光伽马射线源
Wu-Di et al. 2D hydrodynamic simulation of a line-focused plasma in Ni-like Ag x-ray laser research
Chen et al. Redistribution of solid fuel in inertial confinement fusion target by plasma
CN108877958B (zh) 一种球形icf冷冻靶***
Jacquemot et al. Studying ignition schemes on European laser facilities
Solodov et al. Gain curves and hydrodynamic simulations of ignition and burn for direct-drive fast-ignition fusion targets
US10755820B2 (en) Structure for containment of radiation from an ICF

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200515

Address after: 3209, building a, Xinghe century, 3069 CaiTian Road, Gangxia community, Futian street, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee after: Shenzhen kaiwanwen Technology Co.,Ltd.

Address before: 710049 Xianning Road, Shaanxi, China, No. 28, No.

Patentee before: XI'AN JIAOTONG University

TR01 Transfer of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170912

Termination date: 20210831

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee