2-26 6kJ马瑟型等离子体焦点装置的实验

高顺受 韩俊玉 王玉芳 丰树平 吴守东 陈英石

　　等离子体焦点装置一种是始于1960年的费里波夫型，另一种是1962年提出来的马瑟型。通常，马瑟型等离子体焦点装置，置于真空容器中，抽真空后，充以D气或D–T气体。当电容器放电时，首先在两个电极之间的绝缘套上发生沿面放电，放电层在罗仑茨力推动下，脱离了绝缘体，形成等离子体电流鞘。在电磁力驱动下，等离子体电流鞘被加速，并抵达阳极终端，形成等离子体焦点。

　　6kJ等离子体焦点装置是由一台32μF的脉冲电容，通过一个场畸变开关供电。装置放电电流达到280kA，它的内、外电极是由无氧铜制成，初始真空度为10^-4Pa，初始充氘气压力为400~600Pa。实验中采用了Rogowski电流测量线圈和电流微分测量线圈，分别测量等离子体放电期间，放电电流和放电电流微分随时间的变化。等离子体电流鞘在电极终端塌缩和聚焦时，放电电流突然下降，电流微分出现明显的负尖峰，峰值的大小反映了聚焦的好坏。采用银激活中子计数器记录中子产额，同时采用塑料闪烁体－光电倍增管探测器，测量焦点中子输出的脉冲波形。

　　实验结果为：最高中子产额为1.6×10⁹~2×10⁹ D-D中子μ脉冲；平均中子产额20kV时为5.8×10⁸ D-D中子μ脉冲，22kV时为8.5×10⁸ D-D中子μ脉冲；中子输出的时间分散性小于50ns；中子脉冲宽度（FHWM）约100ns，中子产额低时，中子脉宽窄，中子产额高时，中子脉宽宽；当充电电压为22kV时，充一次氘气，10⁹中子μ脉冲输出实验次数占总实验次数的50%。实验装置采用了同轴型场畸变开关的对称输入结构，引入了场畸变元件，有效地提高了能量转换效率和放电稳定性。中子产额的水平，已达到国际19个重要实验室等离子体焦点实验的结果归纳出的中子产额与能源能量和放电电流的定标曲线的水平。