在慣性約束核聚變冰層均化實(shí)驗(yàn)階段,觀測(cè)到充氣管內(nèi)冰晶無(wú)法保持,從而不能堵管,靶丸直接與高溫氘氣源連接,無(wú)法繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。為解決難以堵管的問(wèn)題,本文建立了三維冷凍靶系統(tǒng)計(jì)算模型,研究了輻射條件下屏蔽罩溫度、封口膜透射率及鋁套筒表面發(fā)射率等因素對(duì)冷凍靶靶丸表面及充氣管沿程溫度特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:改變封口膜透射率能有效降低靶丸與充氣管連接處的溫度,在本文討論的邊界條件下,封口膜透射率大于0.025時(shí)靶丸與充氣管連接處溫度相對(duì)較低,晶核可維持,充氣管能被堵管;而改變屏蔽罩溫度及鋁套筒表面發(fā)射率等做法對(duì)靶丸與充氣管連接處的溫度降低作用不明顯,充氣管無(wú)法被堵管。 

【文章來(lái)源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(11)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

冷凍靶裝置物理模型

采用ANSYS Fluent 15.0進(jìn)行模擬計(jì)算。定義典型工況如下:屏蔽罩外為300 K常溫環(huán)境,屏蔽罩溫度為30 K,屏蔽罩發(fā)射率為1,屏蔽罩窗口膜透射率為1,罩內(nèi)為真空環(huán)境;上下冷臂溫度為18 K;南北兩極封口膜透射率為0.001;鋁套筒壁面發(fā)射率為0.5,金腔表面發(fā)射率為0.02;氦氣腔內(nèi)氦氣壓力為1 kPa;充氣管及轉(zhuǎn)接管表面發(fā)射率為0.5;靶丸考慮為理想黑體,靶丸內(nèi)及充氣管內(nèi)填充1 kPa氘氣。由于氦氣腔內(nèi)部溫差較小,故采用Boussinesq近似模擬腔內(nèi)氦氣的自然對(duì)流;為處理半透明介質(zhì)的透射問(wèn)題,需采用離散坐標(biāo)法(DO)模擬冷凍靶系統(tǒng)中的輻射工況。計(jì)算中所使用的材料物性參數(shù)列于表1。

從圖3b可看出,氦氣腔內(nèi)溫度云圖關(guān)于赤道也基本對(duì)稱(chēng),溫度最高點(diǎn)出現(xiàn)在南北兩激光入射口,這兩處的熱量來(lái)源主要是外界輻射熱,輻射熱量在向腔內(nèi)傳遞的過(guò)程中不斷被氦氣等介質(zhì)帶走,因此云圖上腔內(nèi)大部分處于低溫區(qū)域。另外,在氦氣腔溫度云圖中并未發(fā)現(xiàn)充氣管處有明顯溫度變化,說(shuō)明轉(zhuǎn)接管的熱量被診斷環(huán)、氦氣和金腔有效傳遞至冷臂,沒(méi)有大量傳入腔內(nèi)造成局部高溫。從圖3c、d可看出,轉(zhuǎn)接管沿程溫度變化較為劇烈,而充氣管沿程溫度變化較為平緩,說(shuō)明有較多的熱量通過(guò)診斷環(huán)和氦氣等傳遞至冷臂,僅有較少的熱量通過(guò)充氣管傳遞至靶丸。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]冷凍靶屏蔽罩開(kāi)啟過(guò)程瞬態(tài)特性分析[J]. 李翠,陳洵,厲彥忠.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(07)
[2]鈣鈦礦太陽(yáng)能電池近期進(jìn)展[J]. 柴磊,鐘敏.  物理學(xué)報(bào). 2016(23)
[3]冷凍靶封裝套中輔助熱流密度的優(yōu)化[J]. 殷閣媛,厲彥忠,鄭江.  原子能科學(xué)技術(shù). 2016(04)
[4]ICF冷凍靶燃料冰層原位表征技術(shù)[J]. 王凱,謝端,林偉,劉元瓊,黎軍,漆小波,唐永建,雷海樂(lè).  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(12)
[5]ICF冷凍靶微管充氣過(guò)程中氣體壓力測(cè)量[J]. 林偉,王凱,畢鵬,黎軍,馬坤全,唐永建,雷海樂(lè).  強(qiáng)激光與粒子束. 2012(10)



本文編號(hào)：3461423