准球形丝阵内爆动力学过程理论研究及优化设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11305155
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2905.惯性约束等离子体
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Quasi-spherical wire-array Z-pinch, which compresses the plasma in three dimensions, can increase the central plasma energy density, improve the utilization efficiency of dynamic energy, and reduce the difficulty of realizing thermal nuclear fusion ignition. It is a hot and difficult topic that how the pinch plasma can implode in our anticipated manner. The quasi-spherical wire-array implosion process is determined by the current waveform, the initial array parameter, the electrode structure, the geometry of the magnetic field and so on. It is necessary to analyze the influence of these factors and perform elaborate optimization in order to obtain ideal quasi-spherical implosion. Based on the multi-element model verified by existed wire-array experimental data, this project will investigate the implosion dynamics of the quasi-spherical wire arrays and optimize the structural factors that influence the implosion dynamics, in order to obtain certain final plasma with anticipated distribution and considerable kinetic energy. Besides, the multi-element model will be developed to include some more physical factors that influence the implosion process, such as the ablation process of the wire array and the current carried by the precursor plasma. The primary optimization results will be corrected by the generalized multi-element model. This project will mainly take the theoretical simulation method which is closely related to existed experimental results. The investigation in this project will improve our understanding about the quasi-spherical wire-array implosion, and provide useful reference for the design of future experiments and Z-pinch driven inertial confinement fusion.
准球形丝阵Z箍缩能实现等离子体三维压缩,提高负载中心区等离子体能量密度及能量利用效率,降低热核聚变点火难度。如何实现准球形丝阵Z箍缩等离子体理想位形内爆是当前研究的热点与难点。准球形丝阵内爆过程由驱动电流波形、丝阵初始参数、负载区磁场构型、电极结构等决定,为得到理想内爆效果需对这些因素分析研究并进行优化设计。 本课题拟采用多质点薄壳模型模拟研究准球形丝阵内爆动力学过程,并对影响准球形丝阵内爆过程的负载结构因素进行合理优化设计,以得到具有预期位形分布且具有较高动能的终态等离子体。此外,通过发展多质点模型,考虑丝阵消融、先驱等离子体分流等实际过程中存在的物理因素对等离子体内爆过程及效果的影响,对初步负载结构优化结果进行修正。本课题主要采用理论模拟方式并密切结合已有实验结果,深化理解准球形丝阵内爆动力学过程,并为将来准球形丝阵实验设计及Z箍缩驱动惯性约束聚变方案设计提供依据。

结项摘要

准球形丝阵Z 箍缩能实现等离子体三维压缩,提高负载中心区等离子体能量密度及能量利用效率,降低热核聚变点火难度。如何实现准球形丝阵Z 箍缩等离子体理想位形内爆是当前研究的热点与难点。准球形丝阵内爆过程由驱动电流波形、丝阵初始参数、电极结构、负载区磁场构型等决定,为得到理想内爆效果需对这些因素分析研究并进行优化设计。.针对以上情况,本项目提出合理的模型对准球形丝阵Z 箍缩动力学行为进行研究,通过理论分析和数值模拟得到丝阵Z 箍缩内爆等离子体的动力学参数,包括内爆轨迹、内爆速度、界面形状变化等,并把理论计算结果与实验结果进行比较,检验模型的可靠性。在对准球形丝阵Z 箍缩动力学行为细致全面了解的基础上,对负载参数进行优化来获得更高的Z 箍缩内爆动能和内爆均匀性。此外,本项目还研究了电极与回流罩结构、先驱电流分流、初始质量分布对准球形内爆结果的影响。本项目的研究为后续准球形电磁内爆优化实验开展建立了基本方法及设计理论依据,并且为后续准球形动态黑腔模拟研究提供初步的能量加载输入条件。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
MCP像增强器开门/关门时间特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    核电子学与探测技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢红卫;陈进川;李宏云;褚衍运
  • 通讯作者:
    褚衍运
基于多质点模型的准球形丝阵参数优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨建伦;徐荣昆;叶繁;陈定阳
  • 通讯作者:
    陈定阳
A free-standing thin foil bolometer for measuring soft x-ray fluence
用于测量软 X 射线通量的独立式薄箔测辐射热计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    review of scientific instruments
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Qingyuan Hu
  • 通讯作者:
    Qingyuan Hu
Design of a 5-MA 100-ns linear-transformer-driver accelerator for wire array Z-pinch experiments
用于线阵列 Z 箍缩实验的 5-MA 100-ns 线性变压器驱动器加速器的设计
  • DOI:
    10.1103/physrevaccelbeams.19.030401
  • 发表时间:
    2016-03-24
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW ACCELERATORS AND BEAMS
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhou Lin;Li Zhenghong;Chu Yanyun
  • 通讯作者:
    Chu Yanyun

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其他文献

电子和原子核散射研究原子核结构(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    褚衍运;王再军;董铁矿;任中洲
  • 通讯作者:
    任中洲

其他文献

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褚衍运的其他基金

全真空传输型LTD驱动器与Z箍缩负载能量耦合关系的理论与模拟研究
  • 批准号:
    11875239
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    66.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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