2-69  辐射在填充介质管中输运的理论研究

许  琰  赖东显  李双贵  冯庭桂  蓝  可  李敬宏  裴文兵  常铁强

辐射输运的研究有重要的科学和实用的意义。辐射波的传输过程分为两个阶段,当介质受到较强的辐射辐照时，首先是超声速辐射热波在常密度介质中的传播。与此同时，受热介质压力升高发生膨胀，产生向内传播的冲击波和稀疏波。随着受热介质的质量增加，辐射热波的速度下降，冲击波和稀疏波赶上并超过它，形成亚声速传播的辐射烧蚀波。这是均匀介质中的一维热传导模型的描述，它的应用受到许多限制。辐射在填充介质金管中的传输，由于涉及高Z金属管壁对辐射的改造，属于非均匀介质中的输运问题。它涉及辐射在填充介质传输过程中的吸收和再发射，以及管壁吸收和再发射。当输运介质为光性薄时，外加的辐射源可到达波头加热冷介质。当输运介质为光性厚时，辐射在到达波头前多次被吸收和再发射，辐射被输运介质改造。加上输运管后，管壁会吸收辐射，吸收的一部分能量经管壁改造后再发射到介质中，影响输运。因而辐射在填充介质管中输运计算是复杂的二维计算。

随着强激光技术的发展，在实验室中利用激光与黑腔靶耦合产生的辐射场开展辐射输运实验研究已成为可能。其中最有代表性的是美国Livermore实验室Back等人在Omega激光器上所做的工作，成功地测到了超声速扩散热波在填充Ta₂O₅泡沫金管中输运，辐射传输光学厚度>4，辐射传输马赫数达到3以上，但他们仅研究了250 eV附近一群光子的传输结果，而低密度泡沫对输运光子能谱改造能力有限，输运光子能谱是非平衡的，因此有必要研究多群光子的传输结果。在神光-Ⅱ装置上也开展了辐射输运实验，成功地测到了2群光子(210 eV和840 eV)在填充CH和CH掺铜泡沫输运介质金管中超声速传输时间。利用二维多群辐射输运程序LARED-R-1细致研究辐射在填充CH和CH掺铜泡沫中传输的物理图像，重点分析了辐射在光学厚度较薄的介质中的传输特征及管壁的影响，得到比热传导计算更丰富的结果。并对“神光-Ⅱ”实验模型进行了数值模拟，给出理论与实验结果的对比，两者符合很好。