ICF冷凍靶系統(tǒng)溫度場理論模擬.pdf

1、在激光慣性約束聚變中，冷凍靶中DT(氘氚)冰層質(zhì)量的好壞是實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火的關(guān)鍵因素之一，要獲得均勻的DT冰層，需要對靶丸周圍的溫度場分布進(jìn)行嚴(yán)格的控制。本文以美國國家點(diǎn)火裝置(NIF)點(diǎn)火靶為原型，利用計算機(jī)數(shù)值模擬以及部分實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對影響靶丸溫度場分布的相關(guān)因素進(jìn)行了研究。
　　根據(jù)我國冷凍靶對Si冷卻臂結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步的設(shè)計。利用Solidworks軟件建立了Si冷卻臂三維模型，分別從力學(xué)性能、熱響應(yīng)、

2、裝配方面對其進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析。獲得了Si冷卻臂的臂長、分叉長度、分叉寬度、分叉?zhèn)€數(shù)等參數(shù)對其傳熱性能的影響規(guī)律，可為冷凍靶的進(jìn)一步優(yōu)化和設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　本文還對靶丸材料、結(jié)構(gòu)等對其溫度均勻性的影響分布進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，靶丸燒蝕層材料的熱導(dǎo)率越高，其溫度場分布越均勻;靶丸燒蝕層的厚度越厚，其內(nèi)表面溫度均勻性越好，溫差越小;靶丸內(nèi)DT冰層厚度越厚，因冰層的衰變熱增加，其外表面溫度越高。
　　根據(jù)冷凍靶對冷凍罩系統(tǒng)

3、溫度控制的要求，利用模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分別從冷屏的設(shè)計、填充氣體壓力、接觸熱阻、冷源溫度波動對冷凍罩系統(tǒng)溫度場分布的影響進(jìn)行了研究。獲得了相關(guān)因素對其溫度場分布的影響規(guī)律，并給出了Si冷卻臂與Al套筒、夾持臂間的接觸熱阻值，可為冷凍靶溫度場的精確控制提供理論基礎(chǔ)和參考。
　　從靶腔內(nèi)He氣的壓力、制冷機(jī)的制冷功率方面對小型冷凍靶的溫度分布進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，制冷功率在25W量級能夠使靶丸溫度下降，但2.5W和0.25W量級