CH摻Si-Ge輻射燒蝕特性研究.pdf

1、在間接驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變中，激光燒蝕金腔壁產(chǎn)生X射線輻射，其中包括軟X射線(0～2keV)和M帶X射線(2～4keV)。軟X射線射程短，主要被燃料層外面的燒蝕層所吸收。而M帶X射線由于其平均自由程較長(zhǎng)，可傳輸更遠(yuǎn)的距離，因此能在沖擊波到達(dá)之前將燃料層預(yù)熱。預(yù)熱會(huì)降低靶丸的可壓縮性，對(duì)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火不利。
　　為了抑制預(yù)熱，可以有兩種途徑，一是降低輻射源中M帶X射線所占的份額，其二是在燒蝕層中摻雜中高Z元素以抑制M帶X射線的傳輸。本論文的主

2、要工作都是圍繞第二種途徑來(lái)開(kāi)展的。通過(guò)在CH層中摻雜Si和Ge可以起到抑制預(yù)熱的作用，但同時(shí)，也會(huì)對(duì)內(nèi)爆速度、RT不穩(wěn)定性以及混合等產(chǎn)生不利影響。通過(guò)模擬及實(shí)驗(yàn)我們對(duì)摻雜燒蝕做了以下三方面的研究:
　　首先，我們通過(guò)Multi-1D模擬研究CH中透射能流與預(yù)熱的關(guān)系。我們將預(yù)熱分為兩個(gè)過(guò)程:一是輻射源X射線穿透燒蝕層，形成透射能流，這可以看做是燒蝕層材料對(duì)輻射源譜的改造;第二，透射能流對(duì)燃料的預(yù)熱。通過(guò)模擬研究對(duì)比薄靶的透射能流與

3、厚靶的預(yù)熱溫度，我們發(fā)現(xiàn)，透射能流越高，預(yù)熱溫度也就越高。
　　第二，我們通過(guò)測(cè)量不同能區(qū)的透射能流來(lái)研究Si/Ge摻雜對(duì)輻射燒蝕的影響。在神光-Ⅱ裝置上，我們開(kāi)展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中用到薄靶和厚靶兩種靶型，前者用于測(cè)量軟能區(qū)X射線透射能流，后者用于測(cè)量M帶X射線透射能流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CH摻Si不僅能夠透射更多的軟能區(qū)X射線，還能吸收更多的M帶X射線。Multi-1D模擬也得到相同的結(jié)論。
　　第三，我們模擬研究了輻射源特

4、性（包括輻射溫度和M帶份額）對(duì)CH摻Si輻射燒蝕的影響。我們研究了不同溫度和M帶份額條件下，輻射源中M帶X輻射總量，并且運(yùn)用Multi-1D模擬計(jì)算不同輻射源條件下的CH(Si)均勻混合摻雜燒蝕實(shí)驗(yàn)。模擬研究發(fā)現(xiàn)，在不同輻射源條件下，即使是同一靶型其總透射能流是不一樣的。對(duì)于不同摻雜份額CH(Si)靶，其對(duì)M帶的抑制效果也存在差異。因此預(yù)熱是由輻射源和燒蝕材料共同決定的。在未來(lái)點(diǎn)火靶設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該同時(shí)考慮輻射源和摻雜材料對(duì)燒蝕的影響。