閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
技術前沿

原子能院在激光驅動磁化“開爾文-亥姆霍茲”不穩定性研究中取得進展

fun88网页下载 來源:中國原子能科學研究院2022-08-10 我要評論(0 )   

近日,原子能院核物理研究所強流粒子束與(yu) 激光研究室聯合北京大學和北京師範大學,在激光驅動的磁化“開爾文-亥姆霍茲(zi) ”不穩定性(KHI)研究中取得重要進展。研究成果《...

近日,原子能院核物理研究所強流粒子束與(yu) 激光研究室聯合北京大學和北京師範大學,在激光驅動的磁化“開爾文-亥姆霍茲(zi) ”不穩定性(KHI)研究中取得重要進展。研究成果《外加磁場對多模擾動下激光驅動開爾文-亥姆霍茲(zi) 不穩定性的影響》在國際知名學術期刊《等離子體(ti) 物理》(Physics of Plasmas)發表,為(wei) 激光驅動磁化“開爾文-亥姆霍茲(zi) ”不穩定性實驗提供理論指導,在可控核聚變前沿研究方麵進行了積極探索。原子能院核物理研究所孫偉(wei) 博士為(wei) 文章第一作者,該研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院戰略優(you) 先研究計劃以及中國科學院重點項目的支持。

“開爾文-亥姆霍茲(zi) ”不穩定性(KHI),是指在有剪切速度的連續流體(ti) 內(nei) 部,或有速度差的兩(liang) 個(ge) 不同流體(ti) 的界麵之間發生的不穩定現象。其作為(wei) 流體(ti) 和等離子體(ti) 中的基本物理過程,廣泛存在於(yu) 卷狀雲(yun) 等自然現象、太陽日珥和地磁層等空間物理現象以及慣性約束聚變等工程領域中。盡管目前已開展了不少與(yu) KHI相關(guan) 的實驗和數值研究,但由於(yu) 磁化KHI以及其他宏觀流體(ti) 不穩定性之間的複雜耦合作用,會(hui) 造成不同燃料層之間發生物質混合和能量耗散,成為(wei) 現階段慣性約束聚變點火失敗的關(guan) 鍵因素。因此針對磁化KHI的起源和發展的研究將有助於(yu) 製定抑製措施,以遏製不穩定性的增長,從(cong) 而提高慣性約束聚變點火成功概率。

初始模擬設置圖

近年來,隨著強激光以及診斷技術的不斷發展,其逐漸成為(wei) 開展磁化KHI研究的重要手段。激光驅動的磁化KHI研究在慣性約束聚變、空間物理和天體(ti) 物理等領域具有重要意義(yi) 。研究團隊提出了一種通過激光驅動等離子體(ti) 產(chan) 生KHI的實驗方案,通過輻射磁流體(ti) 力學程序對激光驅動的調製靶產(chan) 生的KHI進行了二維數值模擬,充分研究了外加磁場對多模擾動KHI渦旋演化的影響。

數值模擬表明,水平流向外加磁場可抑製單模KHI渦旋發展和多模KHI渦旋的並合過程,外加磁場對多模擾動KHI的演化具有更加強烈的製穩效果,在25納秒內(nei) KHI的平均增長率降低了20%。研究結果可為(wei) 在強磁環境下利用強激光裝置開展KHI實驗提供理論指導,對慣性約束聚變前沿研究具有重要意義(yi) 。

不同模式下的電子密度分布


科普貼士

何為(wei) “可控核聚變”?

隨著科技的不斷進步,原子能的利用主要分兩(liang) 條路徑,分別是核裂變和核聚變。在能源需求方麵,人們(men) 需要實現能量可控,其中以核裂變為(wei) 基礎的核電站已經得到充分發展,而可控核聚變尚處於(yu) 探索階段。

可控核聚變有兩(liang) 條實現路徑,以激光作為(wei) 驅動器的慣性約束核聚變是其中之一,由我國科學家王淦昌和蘇聯科學家巴索夫分別於(yu) 上世紀六十年代獨立提出。其基本思想是用多路高能量密度的激光束對稱聚焦、輻照氘氚靶,將燃料向內(nei) 壓縮,由於(yu) 自身慣性,靶材料形成的等離子體(ti) 還來不及向四周飛散,就被加熱到極高溫度並發生聚變反應。

海水中蘊藏著大約40萬(wan) 億(yi) 噸氘,一升水能夠提煉0.03克的氘,其發生聚變反應釋放的能量相當於(yu) 燃燒300升汽油。1立方公裏海水中的氘氚聚變反應所釋放出的能量,就相當於(yu) 全球石油儲(chu) 量燃燒的能量。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上說,聚變能是未來的清潔、高效、安全的終極能源之一。

轉載請注明出處。

免責聲明

① 凡本網未注明其他出處的作品,版權均屬於(yu) fun88网页下载,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用。獲本網授權使用作品的,應在授權範圍內(nei) 使 用,並注明"來源:fun88网页下载”。違反上述聲明者,本網將追究其相關(guan) 責任。
② 凡本網注明其他來源的作品及圖片,均轉載自其它媒體(ti) ,轉載目的在於(yu) 傳(chuan) 遞更多信息,並不代表本媒讚同其觀點和對其真實性負責,版權歸原作者所有,如有侵權請聯係我們(men) 刪除。
③ 任何單位或個(ge) 人認為(wei) 本網內(nei) 容可能涉嫌侵犯其合法權益,請及時向本網提出書(shu) 麵權利通知,並提供身份證明、權屬證明、具體(ti) 鏈接(URL)及詳細侵權情況證明。本網在收到上述法律文件後,將會(hui) 依法盡快移除相關(guan) 涉嫌侵權的內(nei) 容。

網友點評
0相關評論
精彩導讀