2-43 黑腔长度对靶丸吸能效率及温度均匀度的影响

赖东显 冯庭桂 许 琰 李敬宏 李双贵

　　针对神光II间接驱动靶丸内爆压缩形状和出中子实验，利用三维辐射输运程序（RT3D）研究了黑腔长度对靶丸温度均匀度的影响，为靶丸内爆计算提供辐射源条件，也为出中子实验选择黑腔长度提供依据。黑腔的形状为柱形，在其中部放置内爆靶丸。激光通过黑腔两端的入射孔注入腔内。腔直径为f 800mm，激光入射孔为f 380mm，腔长度在1200~1600mm范围内变化，靶丸外半径为117mm。八束激光注入腔内形成8个光斑。计算时在光斑内加的总辐射能为1200J，辐射脉冲形状类似梯形，由梯形激光脉冲与平面靶耦合计算得到。计算模拟了由于等离子体膨胀造成的光斑移动。光斑尺寸及其移动速度取神光II缝靶实验结果，即尺寸为300mm´200mm，向外移动速度为v=7.1mm/0.1ns。见表1。

表 1 t=2.2ns时刻靶丸吸能效率随腔长的变化

　　表中，E_W，E_pel，E_LEH分别为腔壁、靶丸吸收的辐射能和从激光入射孔泄漏的辐射能；E_s为所加的辐射能量。表中的数据表明，随着腔长度增长，腔壁吸能效率增加，而靶丸吸能效率和辐射泄漏率下降。在固定激光入射角45° 的条件下，腔靶长度变化相当于光斑与靶丸的相对位置发生变化，这会对靶丸温度均匀度性产生重大的影响。计算表明，在初始阶段，当腔长L ³1400mm，靶丸赤道温度高于极点，而当L ³1500mm，靶丸极点温度高于赤道。光斑移动使靶丸的温度分布随时间发生变化。对于L=1200mm，在2ns内靶丸赤道温度一直高于极点温度，但随着光斑外移，两者的差别在缩小，见图1(a)。

　　对于L=1350mm，当t<0.7ns，靶丸赤道温度高于极点，但当t>0.7ns，极点温度反过来高过赤道，两处的温差随时间增大。但在脉冲峰值后，由于辐射源快速下降，激光入射孔的影响越来越大，温差又趋于减小，见图1(b)。对于L=1500mm，在2ns内极点温度一直大于赤道。随着光斑外移，靶丸温度均匀度随时间变化呈现下降、上升，再下降趋势（见图

　　结果表明，在固定激光入射角的条件下，腔长对靶丸温度的时空分布及其不均匀度有重要影响。当腔长为1350m m时，在较大的时间范围内，靶丸温度不均匀度较小，且其温度分布出现反转现象。温度时空分布的这一特征有利于最终将靶丸压缩成接近球形。综合考虑腔长对靶丸温度的时空分布状态及其吸能效率的影响，神光II间接驱动出中子腔靶的长度约1350mm是合适的。

图 1 靶丸极点(T_pde)和赤道处(T_eduator)温度及其温度不均匀度随时间的变化