【摘要】：由慣性約束聚變(Inertial Confinement Fusion,ICF)獲得的氘氚(DT)慣性聚變能源,為新型可靠潔凈高效能源,其聚變靶丸所使用的氘氚(DT)在海水中含量極高,可供人類利用數(shù)百年。本論文基于“天光一號(hào)”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置對(duì)自發(fā)輻射放大脈沖應(yīng)用于ICF點(diǎn)火研究的需求,對(duì)氟化氪準(zhǔn)分子激光器輸出的248nm自發(fā)輻射放大脈沖進(jìn)行了一系列關(guān)于短脈沖獲取、脈沖整形及脈沖堆積整形穩(wěn)定性等方面的研究。為獲得高穩(wěn)定度的脈寬納秒級(jí)自發(fā)輻射放大脈沖提供了理論依據(jù)和技術(shù)方案,為自發(fā)輻射放大脈沖整形提供了技術(shù)方案,并針對(duì)如何提高自發(fā)輻射放大脈沖波形的穩(wěn)定性開(kāi)展了相關(guān)的研究。首先,建立了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時(shí)淬滅法短脈沖獲取的理論模型,研究了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時(shí)淬滅法短脈沖獲取的機(jī)理。通過(guò)分析,得到了分時(shí)淬滅法中相對(duì)延時(shí)和相對(duì)強(qiáng)度的近似表達(dá)式,并利用放電腔中自發(fā)輻射放大脈沖放大理論的研究結(jié)果,進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,對(duì)獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖的效果進(jìn)行了預(yù)判,從理論上分析了分時(shí)淬滅法獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖理論的可行性和實(shí)用性。利用該理論對(duì)獲取自發(fā)輻射放大短脈沖的結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬研究,優(yōu)化分時(shí)淬滅法獲取自發(fā)輻射放大短脈沖實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)計(jì),提高短脈沖獲取效率。其次,設(shè)計(jì)并優(yōu)化了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時(shí)淬滅法短脈沖獲取的實(shí)驗(yàn)方案,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究了全反射鏡的位置、相對(duì)于主光軸偏離距離、相對(duì)于主光軸縱向偏轉(zhuǎn)角等參數(shù)對(duì)獲取短脈沖的影響。通過(guò)數(shù)據(jù)優(yōu)化選擇,確定了最佳參數(shù),初始脈沖寬度為16.06±0.42ns,獲得了2.59±0.05ns的自發(fā)輻射放大脈沖,脈寬縮短了大約6.2倍。分析了脈沖寬度的穩(wěn)定性,脈沖寬度變化幅度的絕對(duì)值由±0.42ns減小至±0.05ns,減小了8.4倍;相對(duì)值由2.5%減小至1.9%,減小了0.6%。證明了該方法可以有效的獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖,并提高結(jié)果的穩(wěn)定性。然后,建立了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形的理論模型和整形結(jié)果穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),數(shù)值模擬給出了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形的規(guī)律,利用該模型對(duì)自發(fā)輻射放大脈沖堆積整形的子脈沖數(shù)量、脈沖寬度、平頂寬度、平頂平整度、平頂穩(wěn)定性等問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬研究�；诜窍喔山M束,采用自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形技術(shù)進(jìn)行了平頂或近平頂波形獲取的方案設(shè)計(jì)及參數(shù)選取,提高了自發(fā)輻射放大脈沖堆積整形結(jié)果的穩(wěn)定性和獲取預(yù)期平頂波形的能力。最后,利用“天光一號(hào)”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置前端,構(gòu)建了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形實(shí)驗(yàn)裝置,并優(yōu)化了參數(shù),進(jìn)行了脈沖堆積整形實(shí)驗(yàn)。得到脈寬5.29ns、平頂寬度2.35ns、平頂平整度3.26%,平頂平整度穩(wěn)定性1.17%的脈沖波形;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果為,脈寬5.21±0.04ns、平頂寬度2.41±0.05ns、平頂平整度4.69±0.60%,平頂平整度穩(wěn)定性1.45±0.20%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論模型的正確性和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的適用性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用該方法可以獲得較高穩(wěn)定性脈沖堆積整形結(jié)果,并驗(yàn)證了“天光一號(hào)”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置前端具備獲取納秒級(jí)脈寬且具有較高平頂平整度和較高穩(wěn)定性的近平頂自發(fā)輻射放大脈沖波形的能力。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL632
【圖文】：

器的效率與靶增益之積遠(yuǎn)大于 1，再通過(guò)高溫飽和蒸汽系統(tǒng)將核聚變能轉(zhuǎn)換為電能輸出，建成可控核聚變電站，就可以真正解決當(dāng)前人類社會(huì)高速發(fā)展所面臨的能源危機(jī)和各國(guó)對(duì)可持續(xù)潔凈能源的需求[13-23]。圖 1-1 所示為國(guó)際公認(rèn)的IFE（Inertial Fusion Energy，IFE）聚變電站示意圖及關(guān)鍵單元技術(shù)和能量循環(huán)過(guò)程及各單元的基本標(biāo)準(zhǔn)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文裝置（美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）[28, 29]、NIF 裝置（National IgnitiFacility-NIF，美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）[30-43]、LMJ 裝置（LasMegajoule-LMJ，法國(guó) CESTA 實(shí)驗(yàn)室）[44-54]等。如圖 1-3 所示為典型激光裝美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置[55]。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 杜鵬遠(yuǎn);ICF高功率KrF準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖整形及穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 彭宏;染料摻雜向列相液晶波導(dǎo)光譜及激光輸出特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2724574