1 中国工程物理研究院 研究生部, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为了深入研究杆箍缩二极管的物理性能，采用蒙特卡罗方法对中国工程物理研究院流体物理研究所1.2 MV“天蝎”X光机的杆箍缩二极管进行模拟研究，包括PIC模拟和光电子输运模拟。着重分析了杆箍缩二极管结构参数与阻抗及出光剂量等的关系，发现阻抗和出光剂量与阴阳极半径比正相关，而出光剂量和杆探出长度正相关。提出一种阻止阴极盘后表面发射电子的设想，有望显著提高X射线辐射剂量。
杆箍缩二极管 脉冲功率 辐射成像 蒙特卡罗模拟 阻抗 rod-pinch diode pulsed power radiography Monte-Carlo simulation impedance 强激光与粒子束
2015, 27(9): 095005
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
以直线感应加速器(LIA)匹配磁场设计和束线调谐为背景, 提出解决强流相对论电子束长距离、小波动、多元件磁约束的输运优化问题的数值优化办法, 建立基于遗传算法的优化程序。结合束质心轨迹及束包络耦合模型, 设计描述束传输半径波动大小的评价函数, 采用励磁元件馈入电流为优化对象, 解决LIA磁场配置“组合爆炸”优化问题。计算结果表明: 优化程序可依据不同的初始束流, 有针对性地快速给出一组符合束输运要求的励磁电流配置。研究成果为在建的LIA装置束线调谐提供一种重要的数值分析工具。
直线感应加速器 束线调谐 遗传算法 匹配磁场 优化 linear induction accelerator beam tuning genetic algorithm matched magnetic field optimization
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
给出一台脉冲间隔100～1 000 ns、脉冲数2~5个、二极管电压3 MV、引出束流强度2.5 kA的猝发多脉冲电子束源的物理设计及初步调试结果。在设计中，采用感应叠加和阻抗匹配方案获得二极管高电压脉冲；试验中分别采用天鹅绒和大发射面储备式热阴极获得猝发多脉冲电子束。调试结果表明：采用大发射面热阴极可避免阴极等离子体产生，确保二极管在猝发多脉冲状态下稳定运行。初步调试获得大于2.7 MV猝发三脉冲二极管高压，并获得1.6 kA的三脉冲电子束流。
多脉冲电子束源 感应叠加器 天鹅绒阴极 热储备式阴极 multi-pulsed electron source inductive adder velvet cathode thermionic dispenser cathode
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
建立了多层串联PZT95/5爆电换能组件3维数值模型，对固化封装条件下陶瓷介质击穿问题进行了计算分析，计算结果表明：在不改动器件外部结构尺寸条件下，采用等厚度PZT95/5叠片结构布局对进一步提高输出电压方面存在瓶颈。为克服上述影响以及降低爆电换能组件击穿概率，提出了PZT95/5铁电陶瓷非等厚度布局解决方案。为实现上述设想，通过引入不等式约束条件计算得到一组非等厚度优化布局，将爆电换能组件所用PZT95/5铁电陶瓷数量减至19片，同时有效实现该布局下，各片PZT95/5陶瓷电压均低于对应厚度击穿电压的优化目标。
铁电陶瓷 爆电换能 介电击穿 数值优化 ferroelectric ceramic explosive-electric transducer dielectric breakdown numerical optimization
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
真空传输线板-锥转角过渡是多模块汇流的Z箍缩装置经常采用的结构,在不考虑磁绝缘失效、介质损耗的前提下,采用有限差分方法分析转角过渡对功率流传输的影响。初步的计算和分析表明:随着转角的变大,由阻抗不匹配引起的反射将使传输效率有所降低;前沿较陡的快脉冲在这种结构中发生严重畸变,而低频脉冲则几乎不受影响。在板-锥过渡设计中采用小转角结构,尽量减小脉冲传输方向的变化,对保证脉冲高效传输有利。
磁绝缘传输线 板-锥转角过渡 功率流 阻抗 magnetically insulated transmission line plate-to-cone transition power flow impedance
1 中国工程物理研究院,科技信息中心,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院,四川,绵阳,621900
3 中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
从层流模型出发,根据线电压和线电流,给出了磁绝缘稳态时传输线极间的电磁场分布的解析表达式.在此基础上,计算了考虑空间电子效应后处于磁绝缘稳态的传输线等效分布电感和电容,以改进磁绝缘稳态的电路单元模型.利用该方法,模拟计算了Z加速器的MITL-A在磁绝缘稳态时的等效分布电感和电容.结果表明,等效分布电容随空间电子效应的增强而变大,而等效分布电感随空间电子效应的增强而变小;且线电压越低,等效分布电感和电容随空间电子效应的增强变化越快.
磁绝缘稳态 层流模型 空间电子效应 分布电参数 电路编码 磁绝缘传输线
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
利用PIC(particle-in-cell) 粒子模拟方法对长导通等离子体断路开关的断路过程进行了模拟研究.介绍了计算模型的建立和边界的处理.模拟结果揭示了断路间隙的形成过程和机制,并据此对等离子体断路开关断路阶段的现有模型进行了定性的修正,认为断路过程中Hall融蚀和静电融蚀机制将同时存在,静电融蚀在开关最终的断路中占主导作用,且静电融蚀是由于磁场排斥引起的.
等离子体断路开关 粒子模拟 磁场渗透 断路过程 强激光与粒子束
2007, 19(12): 2103
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
3.5 MeV 注入器是"神龙一号"直线感应加速器的束源,在注入器束流调试中,首先通过数值模拟方法,初步确定束流过聚焦和聚焦不足两种极端情况下引出线圈输运磁场峰值的变化范围;然后以注入器出口束流波形为参考,通过实验调试找到了这两种情况下引出线圈输运磁场峰值的实际配置;再通过测量束流的剖面或发射度,在这两种配置中选定一个折中的引出线圈磁场配置,并最终确定了注入器输运磁场的总体配置.经过调试完成后的注入器束流为3.6 MeV,流强为2.8 kA,归一化边发射度为1 040 mm·mrad,达到了预期的指标.
注入器 束流调试 数值模拟 束流传输 传输磁场布局
1 冲击波与爆轰波国防科技重点实验室,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
在气体放电物理的基础上,对SF6和N2采用双光子电离模型,对碳氢化合物的光电离采用3能级模型,并考虑了混合气体的热电离和激光对气体的欧姆加热作用,建立了激光触发SF6-N2混合气体开关的数值模型,模拟了激光触发SF6-N2混合气体多级间隙开关实验.激光触发延迟时间的计算值与实验结果符合较好.理论计算表明:激光触发SF6-N2混合气体间隙开关的延迟时间随SF6含量的增加呈上升趋势,而随激光脉冲能量、充气压力等的上升呈下降趋势.
激光触发 SF6-N2混合气体 气体开关 延迟时间 闭合时间 强激光与粒子束
2006, 18(11): 1922
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
建立了激光触发SF6气体间隙开关的0维数值模型,数值计算结果与国内外实验进行了比较,计算的延迟时间与实验结果符合较好.在充气压力一定时,延迟时间随激光能量、工作电压比的增加而减小,并且延迟时间-工作电压比的曲线斜率也是随激光能量和工作电压比的增加而减小的.当激光能量一定时,延迟时间随充气压力的减小和电压的增加而减小, 并且不同充气压力的延迟时间随电压变化的曲线斜率是随电压的增加而减小的.但是,等电压压力比值情况下,延迟时间是随充气压力的增加而减小的.
激光触发 SF6气体 气体开关 延迟时间 闭合时间
