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非对称性对惯性约束聚变中燃料性能的影响
摘要： 低模不对称性会阻碍惯性约束聚变（ICF）内爆中燃料的有效压缩、约束和加热，控制这些不对称性对实现点火至关重要。ICF实验中的离子温度（Tion）是通过初级中子能谱展宽推断得出的。燃烧过程中燃料的定向运动（流动）也会影响能谱展宽，导致人为夸大的"Tion"值。由低模不对称性引发的流动预计会导致测量到的Tion存在视线方向差异。我们在OMEGA激光装置上开展了故意制造不对称驱动的实验，旨在测试准确预测和测量因低模不对称性引发流动导致的表观Tion视线差异的能力。与CHIMERA和xRAGE模拟结果对比表明，必须考虑所有不对称性来源才能完整捕捉内爆中的流场。特别值得注意的是，靶支架引发的流动会干扰预设不对称性。实验还观测到内爆面密度中存在显著的支架引发不对称性。
关键词： 奇美拉、xRAGE模拟、OMEGA激光装置、惯性约束聚变、离子温度、低模不对称性
更新于2025-09-23 15:21:21
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在惯性约束聚变背景下，100纳秒、1吉瓦KrF激光脉冲在深度烧蚀坑中产生的1毫米尺度等离子体里，紫外辐射的自聚焦现象
摘要： 在GARPUN氟化氪激光装置上开展实验，并采用NUTCY代码进行二维模拟，研究了100纳秒紫外脉冲以高达5×1012瓦/平方厘米强度辐照金属与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）靶材的情况。由于烧蚀前沿在凝聚态物质中超声速传播的二维几何特性及其受锥形激波侧向推动，两种靶材均形成长度1毫米的深坑。主坑底部存在的微坑地貌证实：坑内约束等离子体中的辐射热自聚焦导致激光束产生小尺度丝化现象。在紫外光穿透深度达数百微米的半透明PMMA中，观察到从坑顶延伸出的长1毫米、直径30微米的细长通道。类似长径比约1000的通道，在约10?瓦/平方厘米强度下由重复脉冲氟化氪激光在PMMA及熔融石英玻璃中产生。该通道形成归因于：经坑壁浅角反射后，等离子体中的辐射自聚焦效应与部分透明靶材材料中的克尔自聚焦效应共同作用。使用坑内约束等离子体对惯性约束聚变量级直接驱动氟化氪激光与球形/锥形靶材产生的亚临界冕区等离子体相互作用初始阶段进行实验模拟，在激光强度提升至超过101?瓦/平方厘米时具有可行性。
关键词： 熔融石英玻璃、紫外线辐射、聚甲基丙烯酸甲酯、KrF激光、等离子体、惯性约束聚变、自聚焦
更新于2025-09-23 15:21:01
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直接驱动激光等离子体中的绝对受激拉曼侧向散射
摘要： 受激拉曼散射（SRS）产生的超热电子是当前美国国家点火装置及同类系统直接驱动惯性约束聚变实验的核心关注点——这类电子会穿透并预热靶丸核心，阻碍有效内爆。此类实验中的更高温度与更长尺度长度使SRS比双等离子体衰变更占优势（后者在早期实验中占主导）。特别是当前实验预计将超过绝对拉曼侧向散射的阈值，该过程随后将通过时间增长直至被非线性机制（如热电子产生）饱和而主导相互作用。直至近期，SRS侧向散射分析均针对单束激光入射等离子体的情况，但激光聚变的直接驱动方案采用多束激光驱动内爆。本文提出可适用于任意数量、不同入射角及偏振态光束的分析方法：对于单束光情形，该方法能推导并验证具有物理依据的解析阈值公式；对于多束光及任意取向/偏振的普遍情况，则通过一组一阶线性偏微分方程的数值积分确定阈值。
关键词： 直接驱动、受激拉曼散射、惯性约束聚变、激光等离子体、超热电子
更新于2025-09-23 15:21:01
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快电子对直接驱动激光聚变靶增益的影响
摘要： 本文展示了直接驱动惯性约束聚变靶增益的数值与理论研究结果，其中包含对激光加速快电子能量传递的动力学描述?？斓缱映跏嘉露确段Ъ凹す饽芰吭谡庑┝Ｗ又械恼急?，是基于美国国家点火装置近期实验结果选定的。研究考虑了快电子"游走"效应——该效应源于快电子产生区域与内爆靶材烧蚀表面之间的距离较远，导致相当一部分粒子未能进入靶材压缩区。这种"游走"效应降低了快电子产生对靶增益的负面影响。
关键词： 内爆、能量传递、快电子、直接驱动靶丸、惯性约束聚变
更新于2025-09-23 15:19:57
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大尺度非均匀等离子体中3ω激光与2ω激光参量不稳定性的相互作用
摘要： 大尺度非均匀等离子体中三倍频激光与二倍频激光参量不稳定性的相互作用。研究提出了三倍频泵浦光能量向二倍频泵浦光诱发的受激布里渊散射（SBS）转移的机制：三倍频泵浦光产生的受激拉曼散射（SRS）后向散射光可作为二倍频泵浦光SBS的种子源，从而增强后者。在三倍频泵浦光中加入二倍频泵浦光会降低三倍频泵浦光产生的SBS反射率。随着二倍频光强度与总光强比值f=I2ω0/(I2ω0+I3ω0)的增加，总反射率先减小后增大，当该比值f控制在10%-20%范围时，总反射率可维持在较低水平。这些结果表明，通过向三倍频光中添加二倍频光，可为惯性约束聚变（ICF）中调控SBS和SRS的总反射率提供方法。
关键词： 惯性约束聚变，二倍频激光，三倍频激光，参量不稳定性，受激拉曼散射，受激布里渊散射，大尺度非均匀等离子体
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光烧蚀瑞利-泰勒不稳定性的数值研究
摘要： 激光烧蚀瑞利-泰勒不稳定性在惯性约束聚变点火中具有重要作用。精确模拟这一过程对控制内爆过程中流动不稳定性的增长至关重要。本文综合考虑流体动力学、激光能量沉积和电子热传导的模拟，基于欧拉方法开发了大规模并行激光烧蚀瑞利-泰勒不稳定性程序。采用部分开源代码以提高程序开发效率。通过双界面弱非线性瑞利-泰勒不稳定性的解析理论验证了流体动力学模拟的准确性；利用一维热传导基准测试检验了热传导模拟的精度；并通过激光烧蚀平面靶及激光烧蚀瑞利-泰勒不稳定性实验验证了程序在全激光烧蚀过程模拟中的可靠性。结果表明：本数值模拟程序可信度高，所设计的程序框架有效，可作为研究惯性约束聚变中激光烧蚀不稳定性问题的基础。
关键词： 瑞利-泰勒不稳定性，数值模拟，惯性约束聚变，激光烧蚀
更新于2025-09-23 15:19:57
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圆偏振激光在强磁化过密碰撞等离子体中的传播
摘要： 获得了磁化碰撞等离子体中圆偏振（CP）激光的介电常数简化表达式。研究了圆偏振激光在磁化均匀过密碰撞等离子体中的传播特性，得到了衰减长度、比能量沉积和蓝移等特征参数。讨论了其在惯性约束聚变等领域的潜在应用。
关键词： 能量沉积、碰撞等离子体、介电常数、惯性约束聚变、衰减长度、蓝移、圆偏振激光、磁化等离子体
更新于2025-09-16 10:30:52
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神光激光装置上采用多层结构材料实现有效电磁屏蔽
摘要： 在惯性约束聚变（ICF）中，强激光辐照固体靶时会产生高强度、宽频带的电磁脉冲（EMP）。为屏蔽EMP辐射从而保护靶室内外各类诊断设备，我们设计了一种多层结构材料来屏蔽EMP，并通过实验与数值模拟验证了该材料结构的屏蔽性能。多层结构材料的厚度对EMP屏蔽效果影响显著——研究表明，随着材料厚度增加，屏蔽性能更优；其中采用0.5毫米聚四氟乙烯（PTFE）、0.4毫米铜和2.4毫米铅组成的材料结构，可使EMP电压最大值相比无屏蔽时降低448倍。这种EMP屏蔽用多层结构材料的设计为降低EMP辐射提供了有效途径，在ICF诊断设备保护和信号处理方面具有重要应用价值。
关键词： 惯性约束聚变，神光激光装置，电磁脉冲，屏蔽
更新于2025-09-12 10:27:22
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组合实施平滑技术以改善激光四象限多方向照明均匀性
摘要： 方位角平滑（AS）技术能使激光四象限的焦斑在几皮秒周期内旋转，从而提升照明均匀性。但由于焦斑中心区域转速较低，其平滑效果逊于光谱色散平滑（SSD）。本文探讨了结合光谱色散平滑、径向平滑（RS）与方位角平滑的综合方案以实现更优且更快的照明均匀性。通过建立该综合平滑方案的理论模型分析其平滑性能，并对影响平滑效果的关键参数（包括拓扑荷数与波长差）进行优化分析。仿真结果表明，该综合平滑方案能显著提升激光四象限在多方向上的照明均匀性。
关键词： 惯性约束聚变、方位角平滑方案、涡旋光束、径向平滑、均匀性、光谱色散平滑
更新于2025-09-12 10:27:22
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粗?；Ｄ庥胪牧骰旌?|| 高能量密度物理与惯性约束聚变实验中的激光驱动湍流
摘要： 湍流运动中小尺度对初始分离物质的混合，是许多研究计划（如惯性约束聚变、超新星内爆与爆炸、燃烧，以及工程、地球物理和天体物理学中的诸多应用）中至关重要却常被忽视的环节。在典型研究场景中，我们重点关注材料界面扰动（即由瑞利-泰勒不稳定性、里克特-梅什科夫不稳定性及开尔文-亥姆霍兹不稳定性分别驱动的浮力、激波和剪切诱导不稳定性）所引发的相互渗透、流体动力学不稳定性及混合现象的细节机理。实验室观测通常只能提供复杂非线性三维物理过程的有限综合测量数据，导致诸多细节与机制尚未阐明?；谑的Ｄ獾木缚刂萍扑闶笛榉⒒幼殴丶钩渥饔茫芙沂厩痹诙ρЧ媛?。通过实验室与计算研究的协同开展，结合分析框架开发、验证与确认指标体系构建以及不确定性量化工作，可确立模型的可预测性。
关键词： 里希特迈尔-梅什科夫不稳定性、瑞利-泰勒不稳定性、惯性约束聚变、湍流混合、高能量密度物理、开尔文-亥姆霍兹不稳定性
更新于2025-09-12 10:27:22