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Z箍缩动态黑腔动力学及辐射特性初步实验研究

蒋树庆 甯家敏 陈法新 叶繁 薛飞彪 李林波 杨建伦 陈进川 周林 秦义 李正宏 徐荣昆 许泽平

Z箍缩动态黑腔动力学及辐射特性初步实验研究

蒋树庆, 甯家敏, 陈法新, 叶繁, 薛飞彪, 李林波, 杨建伦, 陈进川, 周林, 秦义, 李正宏, 徐荣昆, 许泽平
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  • 在“强光一号”装置进行的Z箍缩动态黑腔实验中, 初步系统研究了动态黑腔的内爆动力学特性及辐射特性的一般规律. 通过高空间分辨图像, 对丝阵与泡沫黑腔碰撞前后泡沫辐射场的变化, 泡沫对不稳定性发展的抑制开展了细致研究. 实验结果显示, 动态黑腔负载内爆的辐射功率波形呈现双峰结构, 首峰和主峰分别对应于碰撞和滞止过程. 8 mm负载的内爆速度高于12 mm负载, 但其他内爆动力学参数和辐射参数均无明显差异. 实验使用的泡沫黑腔能够很好地抑制不稳定性的发展, 但在泡沫内部未能实现对辐射的均匀控制, 滞止泡沫等离子体柱上仍能轻易区分辐射较强和辐射较弱的区域.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11135007, 11005096)和中国工程物理研究院核物理与化学研究所创新基金 (批准号: 2011CX03)资助的课题.
    [1]

    Smirnov V P, 1991 Plasma Phys. Control. Fusion 33 1697

    [2]

    Nash T J, Derzon M S, Chandler G A, Leeper R, Fehl D, Lash J, Ruiz C, Cooper G, Seaman J F, McGurn J, Lazier S, Torres J, Jobe D, Gilliland T, Hurst M, Mock R, Ryan P, Nielsen D, Armijo J, McKenney J, Hawn R, Hebron D 1999 Phys. Plasmas 6 2023

    [3]

    Sanford T W L, Olson R E, Bowers R L, Chandler G A, Derzon M S, Hebron D E, Leeper R J, Mock R C, Nash T J, Peterson D L, Ruggles L E, Simpson W W, Struve K W, Vesey R A 2000 Phys. Rev. Lett. 83 5511

    [4]

    Slutz S A, Bailey J E, Chandler G A, Bennett G R, Cooper G J, Lash J S, Lazier S, Lake P, Lemke R W, Mehlhorn T A, Nash T J, Nielson D S, McGurn J, Moore T C, Ruiz C L, Schroen D G, Torres J, Varnum W, Vesey R A 2003 Phys. Plasmas 10 1875

    [5]

    Sanford T W L, Nash T J, Olson R E, Bliss D E, Lemke R W, Olson C L, Ruiz C L, Mock R C, Bailey J E, Chandler G A, Cuneo M E, Leeper R J, Matzen M K, Mehlhorn T A, Slutz S A, Stygar W A, Peterson D L, Chrien R E, Watt R E, Roderick N F, Cooper G W, Apruzese J P, Sarkisov G S, Chittenden J P, Haines M G 2004 Plasma Phys. Control. Fusion 46 B423

    [6]

    Sanford T W L, R W Lemke T W L, Mock R C, Chandler G A, Leeper R J, Ruiz C L, Peterson D L, Chrien R E, Idzorek G C, Watt R G, Chittenden J P 2002 Phys. Plasmas 9 3573

    [7]

    Ruiz C L, Cooper G W, Slutz S A, Bailey J E, Chandler G A, Nash T J, Mehlhorn T A, Leeper R J, Fehl D, Nelson A J, Franklin J, Ziegler L 2004 Phys. Rev. Lett. 93 015001

    [8]

    Haines M G, Sanford T W L, Smirnov V P 2005 Plasma Phys. Control. Fusion 47 B1

    [9]

    Nash T J, Sanford T W L, Mock R C 2007 Sandia National Laboratories technical report SAND 2007-0992

    [10]

    Bailey J E, Chandler G A, Slutz S A, Golovkin I, Lake P W, MacFarlane P W, Mancini R C, Burris-Mog T J, Cooper G, Leeper R J, Mehlhorn T A, Moore T C, Nash T J, Nielsen D S, Ruiz C L, Schroen D G, Varnum W A 2004 Phys. Rev. Lett. 92 085002

    [11]

    Mazarakis M G, Deeney C E, Douglas M R, Stygar W A, Sinars D B, Cuneo M E, Chittenden J, Chandler G A, Nash T J, Struve K W and McDaniel D H 2005 Plasma Devices and Operations 3 157

    [12]

    Nash T J, Sanford T W L, Mock R C 2007 Sandia National Laboratories technical report SAND 2007 0992

    [13]

    Xu R K, Li Z H, Yang J L, Ding N, Jiang S L, Zhang F Q, Wang Z, Xu Z P, Ning J M, Li L B, Zhou X W, Grabovsky E V, Oleynic G M, Alexandrov V V, Smirnov V P 2011 Acta. Phys. Sin. 60 045208 (in Chinese) [徐荣昆, 李正宏, 杨建伦, 丁宁, 周秀文, 蒋世伦, 章法强, 王真, 许泽平, 宁家敏, 李林波, Grabovsky E V, Oleynic G M, Alexandrov V V, Smirnov V P 2011 物理学报 60 045208]

    [14]

    Yang J L, Li Z H, Xu R K, Xu Z P, Ye F, Chen F X, Chen D Y, Qin Y, Xue F B, Hu Q Y, Jiang S Q, Ning J M, Li L B, Zhou L, Zhang F Q, Chen J C, Meng S J, Feng J H 2012 Proc. Epsicpp 2012 p4.104

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    Ding N, Wu J M, Dai Z H, Zhang Y, Yin L, Yao Y Z, Sun S K, Ning C, Shu X J 2010 Acta. Phys. Sin. 59 8707 (in Chinese) [丁宁, 邹吉明, 戴自换, 张扬, 尹丽, 姚彦忠, 孙顺凯, 宁成, 束小建 2010 物理学报 59 8707]

    [16]

    Xu R K, Li Z H, Guo C, Yang J L, Li L B, Song F J, Ning J M, Xia G X, Xu Z P 2003 Acta. Phys. Sin. 52 1203 (in Chinese) [徐荣昆, 李正宏, 郭存, 杨建伦, 李林波, 宋凤军, 宁家敏, 夏广新, 许泽平 2003 物理学报 52 1203]

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    [18]

    Jiang S Q, Ye Fan, Yang J L, Xia G X, Zhang F Q, Li Z H, Xu R K, Xu Z P, Pan Y J 2012 Acta. Phys. Sin. 61 195205 (in Chinese) [蒋树庆, 叶繁, 杨建伦, 夏广新, 章法强, 李正宏, 徐荣昆, 许泽平, 潘英俊 2012 物理学报 61 195205]

    [19]

    Sanford T W L, Mock R C, Seamen J F, Lopez M R, Watt R G, Idzorek G C, Peterson D L 2005 Phys. Plasmas 12 122701

    [20]

    Sanford T W L, Nash T J, Mock R C, Apruzese J P, Peterson D L 2006 Phys. Plasmas 13 022701

    [21]

    Lebedev S V, Chittenden J P, Beg F N, Bland S N, Ciardi A, Ampleford D, Hughes S, Haines M G, Frank A, Blackman E G, Gardiner T 2005 Plasma Phys. Controlled Fusion 47 A91

    [22]

    Haines M G, Lebedev S V, Chittenden J P, Bland S N, Sherlock M, Ampleford D J, Bott S C, Hall G N, Jennings C, Rapley J, Le Pell P D, Coverdale C A, Jones B, Deeney C 2004 Proc. IAEA FEC 2004 OV/3-5Rb

    [23]

    Lebedev S V, Beg F N, Bland S N, Chittenden J P, Dangor A E, Haines M G, Kwek K H, Pikuz S A, Shelkovenko T A 2001 Phys. Plasmas 8 3734

    [24]

    Zhao T, Zou X B, Zhang R, Wang X X 2010 Chin. Phys. B 19 1674

    [25]

    Matzen M K, Sweeney M A, Adams R G, Asay J R, Bailey J E, Bennett G R, Bliss D E, Bloomquist D D, Brunner T A, Campbell R B, Chandler G A, Coverdale C A, Cuneo M E, Davis J P, Deeney C, Desjarlais M P, Donovan G L, Garasi C J, Haill T A, Hall C A, Hanson D L, Hurst M J, Jones B, Knudson M D, Leeper R J, Lemke R W, Mazarakis M G, McDaniel D H, Mehlhorn T A, Nash T J, Olson C L, Porter J L, Rambo P K, Rosenthal S E, Rochau G A, Ruggles L E, Ruiz C L, Sanford T W L, Seamen J F, Sinars D B, Slutz S A, Smith I C, Struve K W, Stygar W A, Vesey R A, Weinbrecht E A, Wenger D F, Yu E P 2005 Phys. Plasmas 12 55503

  • [1]

    Smirnov V P, 1991 Plasma Phys. Control. Fusion 33 1697

    [2]

    Nash T J, Derzon M S, Chandler G A, Leeper R, Fehl D, Lash J, Ruiz C, Cooper G, Seaman J F, McGurn J, Lazier S, Torres J, Jobe D, Gilliland T, Hurst M, Mock R, Ryan P, Nielsen D, Armijo J, McKenney J, Hawn R, Hebron D 1999 Phys. Plasmas 6 2023

    [3]

    Sanford T W L, Olson R E, Bowers R L, Chandler G A, Derzon M S, Hebron D E, Leeper R J, Mock R C, Nash T J, Peterson D L, Ruggles L E, Simpson W W, Struve K W, Vesey R A 2000 Phys. Rev. Lett. 83 5511

    [4]

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    [5]

    Sanford T W L, Nash T J, Olson R E, Bliss D E, Lemke R W, Olson C L, Ruiz C L, Mock R C, Bailey J E, Chandler G A, Cuneo M E, Leeper R J, Matzen M K, Mehlhorn T A, Slutz S A, Stygar W A, Peterson D L, Chrien R E, Watt R E, Roderick N F, Cooper G W, Apruzese J P, Sarkisov G S, Chittenden J P, Haines M G 2004 Plasma Phys. Control. Fusion 46 B423

    [6]

    Sanford T W L, R W Lemke T W L, Mock R C, Chandler G A, Leeper R J, Ruiz C L, Peterson D L, Chrien R E, Idzorek G C, Watt R G, Chittenden J P 2002 Phys. Plasmas 9 3573

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    Ruiz C L, Cooper G W, Slutz S A, Bailey J E, Chandler G A, Nash T J, Mehlhorn T A, Leeper R J, Fehl D, Nelson A J, Franklin J, Ziegler L 2004 Phys. Rev. Lett. 93 015001

    [8]

    Haines M G, Sanford T W L, Smirnov V P 2005 Plasma Phys. Control. Fusion 47 B1

    [9]

    Nash T J, Sanford T W L, Mock R C 2007 Sandia National Laboratories technical report SAND 2007-0992

    [10]

    Bailey J E, Chandler G A, Slutz S A, Golovkin I, Lake P W, MacFarlane P W, Mancini R C, Burris-Mog T J, Cooper G, Leeper R J, Mehlhorn T A, Moore T C, Nash T J, Nielsen D S, Ruiz C L, Schroen D G, Varnum W A 2004 Phys. Rev. Lett. 92 085002

    [11]

    Mazarakis M G, Deeney C E, Douglas M R, Stygar W A, Sinars D B, Cuneo M E, Chittenden J, Chandler G A, Nash T J, Struve K W and McDaniel D H 2005 Plasma Devices and Operations 3 157

    [12]

    Nash T J, Sanford T W L, Mock R C 2007 Sandia National Laboratories technical report SAND 2007 0992

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    Xu R K, Li Z H, Yang J L, Ding N, Jiang S L, Zhang F Q, Wang Z, Xu Z P, Ning J M, Li L B, Zhou X W, Grabovsky E V, Oleynic G M, Alexandrov V V, Smirnov V P 2011 Acta. Phys. Sin. 60 045208 (in Chinese) [徐荣昆, 李正宏, 杨建伦, 丁宁, 周秀文, 蒋世伦, 章法强, 王真, 许泽平, 宁家敏, 李林波, Grabovsky E V, Oleynic G M, Alexandrov V V, Smirnov V P 2011 物理学报 60 045208]

    [14]

    Yang J L, Li Z H, Xu R K, Xu Z P, Ye F, Chen F X, Chen D Y, Qin Y, Xue F B, Hu Q Y, Jiang S Q, Ning J M, Li L B, Zhou L, Zhang F Q, Chen J C, Meng S J, Feng J H 2012 Proc. Epsicpp 2012 p4.104

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    Ding N, Wu J M, Dai Z H, Zhang Y, Yin L, Yao Y Z, Sun S K, Ning C, Shu X J 2010 Acta. Phys. Sin. 59 8707 (in Chinese) [丁宁, 邹吉明, 戴自换, 张扬, 尹丽, 姚彦忠, 孙顺凯, 宁成, 束小建 2010 物理学报 59 8707]

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    Xu R K, Li Z H, Guo C, Yang J L, Li L B, Song F J, Ning J M, Xia G X, Xu Z P 2003 Acta. Phys. Sin. 52 1203 (in Chinese) [徐荣昆, 李正宏, 郭存, 杨建伦, 李林波, 宋凤军, 宁家敏, 夏广新, 许泽平 2003 物理学报 52 1203]

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    Xia G X, Zhang F Q, Xu Z P, Xu R K, Chen J C, Ning J M 2010 Acta. Phys. Sin. 59 97 (in Chinese) [夏广新, 章法强, 许泽平, 徐荣昆, 陈进川, 宁家敏 2010 物理学报 59 97]

    [18]

    Jiang S Q, Ye Fan, Yang J L, Xia G X, Zhang F Q, Li Z H, Xu R K, Xu Z P, Pan Y J 2012 Acta. Phys. Sin. 61 195205 (in Chinese) [蒋树庆, 叶繁, 杨建伦, 夏广新, 章法强, 李正宏, 徐荣昆, 许泽平, 潘英俊 2012 物理学报 61 195205]

    [19]

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    [20]

    Sanford T W L, Nash T J, Mock R C, Apruzese J P, Peterson D L 2006 Phys. Plasmas 13 022701

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    Lebedev S V, Chittenden J P, Beg F N, Bland S N, Ciardi A, Ampleford D, Hughes S, Haines M G, Frank A, Blackman E G, Gardiner T 2005 Plasma Phys. Controlled Fusion 47 A91

    [22]

    Haines M G, Lebedev S V, Chittenden J P, Bland S N, Sherlock M, Ampleford D J, Bott S C, Hall G N, Jennings C, Rapley J, Le Pell P D, Coverdale C A, Jones B, Deeney C 2004 Proc. IAEA FEC 2004 OV/3-5Rb

    [23]

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    [24]

    Zhao T, Zou X B, Zhang R, Wang X X 2010 Chin. Phys. B 19 1674

    [25]

    Matzen M K, Sweeney M A, Adams R G, Asay J R, Bailey J E, Bennett G R, Bliss D E, Bloomquist D D, Brunner T A, Campbell R B, Chandler G A, Coverdale C A, Cuneo M E, Davis J P, Deeney C, Desjarlais M P, Donovan G L, Garasi C J, Haill T A, Hall C A, Hanson D L, Hurst M J, Jones B, Knudson M D, Leeper R J, Lemke R W, Mazarakis M G, McDaniel D H, Mehlhorn T A, Nash T J, Olson C L, Porter J L, Rambo P K, Rosenthal S E, Rochau G A, Ruggles L E, Ruiz C L, Sanford T W L, Seamen J F, Sinars D B, Slutz S A, Smith I C, Struve K W, Stygar W A, Vesey R A, Weinbrecht E A, Wenger D F, Yu E P 2005 Phys. Plasmas 12 55503

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-10
  • 修回日期:  2013-03-25
  • 刊出日期:  2013-08-05

Z箍缩动态黑腔动力学及辐射特性初步实验研究

  • 1. 中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 绵阳 621900
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11135007, 11005096)和中国工程物理研究院核物理与化学研究所创新基金 (批准号: 2011CX03)资助的课题.

摘要: 在“强光一号”装置进行的Z箍缩动态黑腔实验中, 初步系统研究了动态黑腔的内爆动力学特性及辐射特性的一般规律. 通过高空间分辨图像, 对丝阵与泡沫黑腔碰撞前后泡沫辐射场的变化, 泡沫对不稳定性发展的抑制开展了细致研究. 实验结果显示, 动态黑腔负载内爆的辐射功率波形呈现双峰结构, 首峰和主峰分别对应于碰撞和滞止过程. 8 mm负载的内爆速度高于12 mm负载, 但其他内爆动力学参数和辐射参数均无明显差异. 实验使用的泡沫黑腔能够很好地抑制不稳定性的发展, 但在泡沫内部未能实现对辐射的均匀控制, 滞止泡沫等离子体柱上仍能轻易区分辐射较强和辐射较弱的区域.

English Abstract

参考文献 (25)

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