2-22 玻璃微球内氢氘冷冻层制备技术

刘元琼 袁玉萍

　　利用液氦低温把聚变燃料氘氚（DT）气体在热核聚变靶丸中进行冷冻，并在内壁形成均匀的固体或液体氘氚层，这种直接或间接驱动靶叫低温冷冻靶。理论研究指出，由于冷冻靶具有较高的初始燃料密度和较低的冲击波预热灵敏特性，减少了高温高密度压缩需要的能量。因此，在同样条件下，低温靶与非低温靶相比，热核聚变的中子产额有明显增加。冷冻靶已被ICF(惯性约束聚变)能源研究选为主要靶型，因此，其技术和工艺在具有ICF能力的国家被广泛研究。

　　研制燃料层均匀分布冷冻靶的关键技术是克服重力的冷冻工艺。为了解决这一技术难题，1977年以来国际上相继发展了点接触低温冷冻法、快速等温冷冻法、热梯度法等外部低温直接冷冻技术。本文主要发展点接触低温冷冻法制备氢氘冷冻层技术。

　　铟是一种导热性能良好的金属，由于其柔软性而常用作热连接的垫片，以消除连接空隙导致的热阻。实验用10mm厚的铟块作靶支架，其上有f 1mm以下不同直径的小孔；目前，应用不同直径小孔支架，已在玻璃微球内获得连续且较均匀的冷冻氢层。

　　利用点接触法在微球内制备完整而均匀的氢氘冷冻层是可行的，在孔径合适（约f 1mm）的情况下，关键在于微球能否放置于小孔顶部中心以及根据对微球图像的观察实时调节温度控制器, 使微球内冷冻层均匀分布；微球内压力大小与液体氢氘层厚度密切相关。如果想用非接触法制备冷冻氢层，充气微球应处于氦气气氛中。

　　利用全息干涉法测量冷冻靶冷冻层参数，在常温下已获得微球放气二次曝光全息干涉图及实时全息干涉图。实验中还获得低温样品室里充氢微球全息图。由于振动无法消除，所获得的冷冻全息干涉图条纹紊乱，目前还无法利用全息干涉术测量冷冻层参数。难点之一是没有建立原位显影的实时法全息照相装置，如光导热塑全息记录仪、光折变全息存储器等；难点之二是所用的HS-4低温设备的振动无法消除，因此无法拍摄到清晰的冷冻层全息干涉图。