[发明专利]ICF冷冻靶装置及ICF屏蔽罩开启速度最优方法

说明书

本发明公开了一种ICF冷冻靶装置及ICF屏蔽罩开启速度最优方法，该ICF冷冻靶装置包括热辐射屏蔽罩，该热辐射屏蔽罩内为真空区域，真空区域内设置有热力机械结构，热力机械结构的上下外侧各设置有一个冷环，热力机械结构内紧贴有金腔，金腔内填充有填充气体，金腔的中央通过支撑膜固定有冷冻靶丸，热辐射屏蔽罩由可拆卸的两部分组成，该两部分通过屏蔽罩连接结构相连。该ICF屏蔽罩开启速度最优方法，包括以下步骤：确定热辐射屏蔽罩的辐射温度；根据辐射温度以及具体冷冻靶情况建立模型；确定热辐射屏蔽罩打开方式；提供不同屏蔽罩打开速度，得到最优化的打开速度及对应的时间。

技术领域

本发明属于惯性约束聚变（ICF）靶点火领域，具体涉及一种ICF冷冻靶装置及ICF屏蔽罩开启速度最优方法。

背景技术

惯性约束聚变(ICF)中，冷冻靶有较高的初始燃料密度和较低的冲击波预热灵敏特性，能够减小压缩靶丸所需要的能量，同比条件下冷冻靶在热核聚变时的中子产额要比非冷冻靶明显的增加，因此，冷冻靶已经成为国际上实现ICF点火的首选靶型。为了抑制瑞利-泰勒不稳定性的增长，冷冻靶中氘氚(DT)层厚度均匀度必须大于99%且内表面粗糙度的均方根要小于1μm，对应为表面温差小于0.1mK。其驱动源可以是激光和粒子束，而最近几年随着激光技术，尤其是超短啁啾脉冲放大技术(Chirped PulseAmplification，简称CPA)的提出和成熟，使激光的输出光强得到了极大的提升，因此，目前最常用的驱动源还是激光，而且是短波长的钕玻璃激光。

针对激光驱动的方式。ICF是由靶丸的球形内爆来实现的，在上述过程进行之前首先要开启削弱辐射的热辐射屏蔽罩。屏蔽罩开启，外界环境辐射直接投射进入黑腔，对黑腔内部加热显著增加，辐射强度和黑腔内的对流换热增大，加剧了靶丸的温度场扰动，对于点火过程影响很大。

原有的通过实验测试方法成本极高，对于不同的结构需要进行不同的实验，并且由于点火的不确定性，造成失败的概率较大。

根据发明人的研究，虽然很小的开启速度，靶丸表面温度在初始阶段上升很慢，但同时完全开启屏蔽罩所需要的时间较长，因此存在最优的开启速度。

发明内容

本发明的目的在于针对现在屏蔽罩开启速度和时间不确定的现状，提供了一种ICF冷冻靶装置及ICF屏蔽罩开启速度最优方法，本发明的方法说明相同的冷冻靶尺寸结构，得到的冷冻靶最优开启速度是一样的，与辐射温度等无关。

ICF冷冻靶装置，具体包括热辐射屏蔽罩1，该热辐射屏蔽罩1内为真空区域3，真空区域3内设置有热力机械结构4，热力机械结构4的上下外侧各设置有一个冷环5，热力机械结构4内紧贴有金腔6，金腔6内填充有填充气体7，金腔6的中央通过支撑膜8固定有冷冻靶丸9，热辐射屏蔽罩1由可拆卸的两部分组成，该两部分通过屏蔽罩连接结构2相连。热力机械结构4的上下端各设置有一个激光入射口10，激光入射口10外侧设置暴风窗12。

一种ICF屏蔽罩开启速度最优方法，包括以下步骤：

1）确定热辐射屏蔽罩1的辐射温度；

2）根据辐射温度以及具体冷冻靶情况建立模型；

3）确定热辐射屏蔽罩1打开方式；

4）提供不同屏蔽罩1打开速度，得到最优化的打开速度及对应的时间。

本发明的有益效果在于：能最大化靶丸保持时间，作为点火的精准依据并提供最大化的窗口时间，有效提高点火成功率。原有的通过实验测试方法成本极高，采用此方法，可以提高一次性成功的几率，极大节约成本提高成功率。本发明的方法说明相同的冷冻靶尺寸结构，得到的冷冻靶最优开启速度是一样的，与辐射温度等无关，因此部分结构的增减将不会影响最优化开启速度，只会影响保持时间，这为实验中确定尺寸后部分结构增减提供了极大的便利。

附图说明

图1为ICF冷冻靶装置。