赵海龙 王刚华 肖波 王强 阚明先 段书超 谢龙

(中国工程物理研究院流体物理研究所, 绵阳 621900)

轴向磁场是磁化套筒惯性聚变(magnetized liner inertial fusion, MagLIF)有别于其他惯性约束聚变构型的主要标志之一.本文在建立集成化物理模型并编写一维模拟程序的基础上, 通过对ZR装置驱动能力下典型MagLIF负载参数的模拟, 系统研究并获得MagLIF各个阶段轴向磁场演化与分布特征, 发现预加热引起的压力不平衡导致燃料中磁通保有量并未呈现随时间单调递减的关系, 而是反复震荡甚至出现局部短时间内反而增加的演化曲线.通过在磁场演化方程中引入控制项来讨论Nernst效应的影响, 计算结果表明随着初始磁场强度降低(30, 20, 10 T), Nernst效应越发明显, 磁通损失增大(28%, 44%, 73%), α粒子能量沉积比例则大幅降低(44%, 27%, 4%), 因此初始磁场强度不宜太低; 预加热结束后应使燃料中温度径向分布尽量均匀、平缓, 有助于减少Nernst效应的影响.所取得的研究结果有助于加深对MagLIF中磁通压缩和磁扩散过程的物理图像认知和理解, 对未来实验负载参数设计也有重要的指导作用.

1 引 言

可控核聚被认为是解决未来能源问题的重要手段之一.当前, 国际可控核聚变领域的研究多集中于磁约束聚变(magnetic confinement fusion,MCF)[1,2]和惯性约束聚变[3,4](inertial confinement fusion, ICF), 主要区别在于实现聚变条件的具体方式不同.与此同时, 国内聚变研究领域也有较快的发展, 其中有代表性的如中国科学院等离子体物理研究所的东方超环(EAST)装置[5,6]和核工业西南物理研究院的环流器2A(HL-2A)装置……