等离子体辐射诊断

d
OUTER ARRAY SURFACE PERTURBATING STARTED
d
THE PROFILE OF THE DEFORMED OUTER BORDER ALLOW TO ESTIMATE DENSITY d OF PLASMA ON AN EXTERNAL BORDER POSITION. ρ 1-2· 10-4 g/cm3
ANGARA-5-1 Pulsed Power Facility
FIELD OF ACTIVITY:
inertial confinement fusion
high energy density physics x-ray matter interaction number of units 8 output pulse energy 600 kJ pulse duration 90 ns pulse current 6 MA pulse power 6 TW shot per day 3-4 loads: gas puff, wire array z-pinch
可见光及紫外光图像诊断
研究等离子体内爆过程主要关心等离子体 壳层的均匀性和对称性。 持续时间100ns 运动速度107cm/s 直径2cm左右到直径2mm左右 发光光谱为可见光和紫外光 开展时间分辨可见光及紫外光图象诊断
辐射源
成像镜头
象增强器 耦合镜头
CCD 摄像机
图像采集计算机
黑体谱
等离子体辐射谱
0
E
等离子体软 X 射线能谱示意图
高功率 Z-pinch 研究最关键的是如何控制等 离子体不稳定性，提高辐射能量、功率、 温度和效率。 Z-Pinch 等离子体辐射诊断就是通过测量、 分析Z-Pinch过程产生的辐射，研究Z-Pinch 的发生、发展、崩溃等的物理过程。 研究每个阶段的过程，必须针对该阶段主 要的辐射光谱进行多种图象诊断、能谱光 谱诊断和辐射强度测量等诊断工作。
辐射监测探头
时间同步仪
源自文库
时间分辨图像诊断系统原理图
被摄对象
光学系统
像增强器
CCD
触发探头
快门控制
计算机
KI, TRINITI (A-5-1),CAEP - 2004 NANO CAMERA SHOWS STAGES OF Z-PINCH HISTORY
-80 ns -60 ns -40 ns -10 ns -4 ns
Russian Research Centre “Kurchatov Institute”
S-300 Pulsed Power Facility
FIELD OF ACTIVITY: o inertial confinement fusion o high energy density physics o x-ray matter interaction number of units 8 output pulse energy 300 kj pulse duration 100 ns pulse current 4 MA output impedance 0.15 Ohm loads: gas puff, wire array z-pinch
Z箍缩的主要特征
时间 温度 密度 速度 负载加压到等离子体崩毁约200ns 常温开始到上百万度 1016 －－1022 e/cm3 从静止到大于107cm/s
辐射光谱不断变化，由最初的红外辐射过渡到可 见光辐射、紫外光辐射、软X射线辐射 形状从初始电离、丝间融合、内爆、轴心先导等 离子体柱形成一直到等离子体柱轴心碰撞、绝热 压缩最后崩毁，等离子体的形状迅速变化 等离子体不稳定性发展，引起局部细节的微观结 构变化，以及等离子体温度、密度等参数的不均 匀性分布
高功率Z箍缩 等离子体辐射诊断

Z箍缩及其等离子体辐射特征 可见光及紫外光图像诊断 软X射线图像诊断 软X射线能谱诊断 辐射总功率测量 基础辐射诊断条件保障
Z-pinch研究是从大电流放电和受控核聚变 研究中发展起来的，它是指在强脉冲电流 驱动条件下，线型负载（柱型、筒型）电 离并在磁场作用下向轴线高速箍缩形成高 温、高密度等离子体的过程 。
OUTER BORDER DEFORMATION BEGINNING
OUTER BORDER HAS DEFORMED. INTERNAL ARRAY WIRES HAS NOT DESTURBED
DEEP DEFORMATION OF OUTER BORDER. THERE ARE NO SEEN WIRE TRACES
高功率 Z-pinch 研究具有重要的需求背景和 应用前景。首先，它已成为目前最有效的 核爆 X 射线辐射模拟源，用于 X 射线效应和 材料特性等抗辐射加固方面的研究。其次， 高功率Z-pinch是实现惯性约束聚变（ICF） 的一种技术途径，用于在实验室中研究核 聚变和核武器物理过程。
ANGARA-5-1, TRINITI
20 世纪 50 年代中期，前苏联科学家就探索了利用 脉冲放电箍缩等离子体以实现可控热核聚变的可 能性。但由于受到界面不稳定性现象的影响和当 时技术条件所限，未能获得较理想的结果。 1995 年 Sandia 实 验 室 在 Saturn 装 置 (I ～ 7MA) 上 ZPinchX 光功率由过去长期停留在 20TW 增至了 85TW ， 于是把原来 PBFA-II 加速器改造用于 Z-Pinch 研究， 使负载电流达到了20MA，并于1997年底获得了X光 功率 290TW ， X 光能量 1.8MJ ，黑腔辐射场温度约 155eV的具有里程碑性质的最新水平。
WIRES SUBSTANCE IS COMPRESSED ONTO ARRAY AXES. SUBSTANCE IS PRESENTED ON INITIALBORDER POSITION
APPROXIMATELY MAXIMUM OF X-RAY EMISSION. SUBSTANCE IS PRESENTED ON INITIAL BORDER POSITION