邹雄 漆小波 张涛先 高章帆 黄卫星‡

1) (四川大学化学工程学院, 成都 610065)

2) (中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900)

低温冷冻靶是实现惯性约束聚变(inertial confinement fusion, ICF)的关键部件之一.低温靶靶丸内杂质气体的去除程度和效率对低温靶燃料冰层的在线制备具有重要意义.依据低温靶物理对冰层杂质含量的设计要求, 在计算靶丸内杂质气体最大允许分压的基础上, 建立了靶丸内气体在微米级充气管内流动的抽空流洗模型.模拟研究了不同微管尺度及结构、温度对靶丸内杂质气体抽空流洗效率的影响规律, 获得了靶丸充气微管的最佳管型设计方案.基于最佳管型设计, 优化得到了具有最高抽空流洗效率的抽空时间与流洗次数组合策略.

1 引 言

21 世纪以来, 世界经济高速发展, 全球一次能源需求逐年增大, 能源问题日益严峻[1].核能作为一种高效能源, 能有效缓解温室效应, 优化能源结构[2].目前, 核能的利用主要有两种方式, 即核裂变与核聚变.核聚变产物不具放射性、原料储量大、单原子释放核能比大[3], 与核裂变相比更具应用优势.ICF 是实现核聚变的方法之一, 是各国研究核聚变的主要方向[4−6].由于可降低聚变要求的最小靶丸质量, 增强燃烧, 同时减小泰勒-瑞利不稳定性, 低温靶成为通过ICF 实现氘氚燃料聚变的首选靶型[7−9].靶丸内氘氚燃料冰层的杂质种类及含量是影响聚变结果的因素之一[10−11].目前, 去除靶内残余杂质气体的主要方式是通过连……