强激光与粒子束
2020, 32(2): 025004
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 脉冲功率科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
脉冲功率科学与技术广泛应用于X射线闪光照相、惯性约束聚变(ICF) 和高能量密度物理等研究领域，其基本特征是将能量在时间和空间上进行压缩来获得极高的功率密度，进而获得高温、高压、强辐射和高能量密度的极端条件。大型脉冲功率装置是获得高功率脉冲的载体，真空功率传输系统是此类装置的重要组成部分，是将储能系统的能量传递给负载的关键，也是决定大型脉冲功率系统技术可行性的重要方面。分析了大型脉冲功率系统真空功率传输的物理基础，综述了相关物理问题的国内外研究状况，结合Z箍缩聚变驱动器特定的需求，具体分析了技术现状与目标的差距，最后针对后续研究提出了建议和看法。
高功率密度 磁绝缘 真空功率传输 Z箍缩 high power density magnetic insulation vacuum power flow Z-pinch 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2487
理论分析了平行板、同轴、共心同轴圆锥3种典型传输线，运用磁通量守恒求解了初始电流的解析表达式，利用电荷守恒求解了初始电压的解析表达式，在此基础上定量计算了一定初始电流、初始电压下形成的稳态磁绝缘电流、阴极电流与电压，并采用粒子模拟软件对其进行2维数值模拟，模拟结果与理论值吻合较好。
磁绝缘 磁绝缘形成过程 磁通量守恒 电荷守恒 magnetic insulation formation process of magnetic insulation conservation of magnetic flux conservation of charge
由于电子的发射，在磁绝缘传输线(MITL)的阴极表面附近会形成一层电子鞘层。当传输线工作在稳定态时，电子鞘层的边缘满足压力平衡。在此基础上，考虑了电子鞘层内部的碰撞，利用PIC计算方法对MITL的电压、阴极电流和阳极电流的关系进行修正，使得阴阳极电流在饱和流条件下与模拟计算结果更加符合，最大误差由9%降到3%。碰撞系数关于电压的拟合曲线适合于工作电压为2～7 MV的理想MITL。
磁绝缘 饱和流 有效碰撞 电子鞘层 magnetic insulation saturated flow effective collisions electron sheath
中国工程物理研究院流体物理研究所,四川,绵阳,621900
从空间电荷限制流假设、Poisson方程及电子正则动量守恒关系出发,推导了平板形、同轴圆柱和共顶点同轴圆锥三种导体构形的空间电荷流随传导电流变化的广义Poisson方程,给出了求解方法及解的基本特征,分析比较了三种导体构形空间电荷限制流的基本性质.通过推导,计算和分析可得:各种电压条件下传导电流对空间电荷限制(SCL) 流的作用效果不一样,电压越高传导电流提高磁绝缘程度的作用越显著;当几何因子(即高阻抗)较小时其它两种导体的SCL流与平板形相差较大,几何因子较大时与平板形十分接近;同样电压条件下负极性的SCL流比平板形小、正极形正好相反,而相同几何因子条件下同轴圆筒的SCL流比共顶点同轴圆锥的小;在分析研究低阻抗MITL时,采用SCL流的平板近似不会带来大的误差.在描述时变脉冲作用于MITL时,可以通过对SCL流随电压、传导电流变化的曲面函数插值的方法确定各个时刻的磁绝缘状态.
空间电荷限制流 平板形 同轴圆筒 共顶点同轴圆锥 临界磁绝缘 Space-charge-limited flow Planar conductor Coaxial cylindrical conductor Common-vertex-coaxial-circular-cone conductor Critical magnetic insulation
