惯性约束聚变等离子体光谱诊断.pdfVIP

增 刊 原子与分子物理学报 Supplement OFATOMICANDMOLECULARPHYSICS 2007年8月 JOURNAL Aug。2007 文章编号：1000—0364(2007)增刊一001—04 惯性约束聚变等离子体的光谱诊断 段 斌，吴泽清，颜 君，李月明，王建国 (北京应用物理与计算数学研究所，北京100088) 摘要：利用经过评估的原子过程参数，针对惯性约束聚变等离子体计算了等离子体中的特征发射光谱． 研究发现离子特征谱线的共振线强度比值、伴线与共振线强度比值对等离子体温度变化很敏感，而特征谱 线的线形函数对等离子体密度变化较敏感．基于这些规律，我们分析了中国工程物理研究院最近几年惯性 约束聚变的内爆实验测量结果，初步得到了一些发次对应的等离子体温度和密度状态． 关键词：惯性约束聚变；谱线线形函数；等离子体的温度和密度 中图分类号：053 文献标识码：M 比率得到电子温度，而电子密度通过测量的掺杂 1 引 言 m离子的He-口线的斯塔克展宽得到【2|．此后又有 惯性约束聚变(InertialConfinementFusion。很多研究组开展了大量研究工作，特别是考虑了离 简称ICF)，是通过高能量，短脉冲的强激光加热并子动力学效应和不透明度对谱线的影响，并且逐步 且压缩核燃料使其达到高温度高密度，以实现内爆 开始研究等离子体空间梯度分布对光谱结构的影 运动惯性约束下热核点火和燃烧核燃料获取聚变 能的方法。聚变时靶丸内形成等离子体具有高温 斯塔克展宽来推断电子的温度和密度[9]9．与国外 (几个keV)、高密(1024em_3)、小时间尺度(10-9 相比，国内中国工程物理研究院在实验方面已取得 s)和强耦合(r=e27l。1乃／kT,≈1)特征．如何清楚诊 很好的进展，特别是最近几年，测量得到了内爆靶 断这种极端条件下的等离子体状态，对了解靶物理 丸区掺杂心和S离子的特征谱线．上世纪八十年 和靶丸内爆动力学具有十分重要的意义[“，而且 代李家明研究组就研究过高温高密类氢离子的赖 与大型辐射流体动力学的计算结果相对比可以独 曼谱线线形【10J．我们研究组曾经在光学薄及空间 立地校验辐射流体动力学程序．目前诊断高温高密 均匀的假设下，计算了等离子体发射特征谱线强 等离子体状态的最重要手段在内爆靶丸中掺入少 度，并推断了内爆靶丸中的平均等离子体温度、密 度[11 量的示踪元素然后测量它们的特征谱线(如Ly-a， J．但由于ICF等离子体特殊性，实验的测量也 b巾，Ly-y，…，He-a，H}J9，He-7，…，及其伴线很困难，理论计算往往做了过于简单的近似，结果 等)．但是，实验只能测量一个综合效果。不能直接 导致很多基础问题并没有很好地解决．例如怎样从 得到等离子体状态的信息，只能依赖理论计算结果 实验测量的特征光谱来决定等离子体的平衡或非 与实验的对比来推断等离子体状态． 平衡状态，等离子体温度和密度对特征谱线的影响 近十年来，国外在高温高密等离子体特征光谱 等等．因此我们需要从研究等离子体状态对特征谱 的理论研究和实验诊断方面都取得了很好的进展． 线的影响人手，解决ICF特征谱线诊断中的一些 基础理论问题以提高ICF特征谱线诊断精度． 1993年，Hammel等人由特征谱线Ly-fl与He