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    “直接驱动型超高功率电脉冲产生与调制的基础研究”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      Z箍缩装置可产生极端的高温、高密、高压、高速和强辐射等环境,是目前最有效的X射线辐射模拟手段;Z箍缩惯性约束聚变也是实现聚变能源的一种很有潜力和竞争力的途径。为了满足极端条件下X射线的模拟和Z箍缩惯性约束聚变点火等研究的需要,迫切需要建造电流数千万安培、前沿百纳秒、功率数百太瓦的驱动源。

      目前,快直线型变压器驱动源(FLTD)被公认为百太瓦级驱动源最有前景的技术路线,核心是单路太瓦级快脉冲源的实现。单路脉冲源中,现有单元(支路和模块)功率密度低,大规模气体开关按时序精确触发和调控技术有待突破,负载动态阻抗特性及其对脉冲驱动源部件与材料的影响尚不清楚。因此,迫切需要通过研究太瓦级单路电脉冲高效产生与调制的主要影响因素及规律,掌握快Z箍缩负载动态阻抗特性及对脉冲源的影响,从而形成太瓦级单路脉冲源的设计理论和方法,为我国未来建立数千万安培、数百万伏特输出的百太瓦级快Z箍缩驱动源的总体设计、参数优化和工程研制奠定基础。

      一、科学目标

      面向实现数千万安培电流、百纳秒前沿和数百太瓦功率输出的驱动源的需要,开展新型绝缘介质放电特性及单元低阻抗低阈值放电机理、大规模气体开关同步特性及脉冲调制机制、强电脉冲高效叠加的影响因素及规律、快Z箍缩负载动态行为演变及剩余能量耗散规律等研究。通过研究,希望阐明单路太瓦级FLTD电脉冲高效产生与调制的主要影响因素及规律;掌握快Z箍缩负载动态阻抗特性及对FLTD脉冲源的影响;形成单路太瓦级FLTD脉冲源的设计理论和方法。

      二、研究内容

      (一)新型绝缘介质放电特性及单元低阻抗低阈值放电机理。

      研究支路的整体低阻抗匹配设计,阐明结构与介质特征及其配合对支路阻抗特性的影响机理;研究新型高绝缘强度气体的快脉冲放电与沿面放电特性,阐明气体微观物性参数与开关结构的匹配关系;研究气体开关低阈值放电机理和方法,揭示电阻电容网络对串联开关间隙电压的调控规律,探索光纤触发多间隙串联开关的机制与工作特性。

      (二)大规模气体开关同步特性及脉冲调制机制。

      建立共用腔体FLTD中电、磁、应力和温度等瞬态多物理场耦合模型及结构优化设计方法;研究多级串联共用腔体新型触发方式同步触发与脉冲调制机理,揭示触发脉冲在共用腔体内的传输规律;研究多路高可靠低抖动触发脉冲产生方法与技术。

      (三)电脉冲高效叠加的影响因素及规律。

      研究多级串联FLTD场-路协同仿真模型,阐明共用腔体新型触发方式、次级介质与阻抗等对输出脉冲的影响机制;研究多级串联FLTD电脉冲次级耦合的影响因素与规律,揭示单路FLTD输出脉冲精确可控和能量与功率高效传输的运行机制;研究开关击穿分散性及异常工况对FLTD输出特性与器件的作用规律。

      (四)快Z箍缩负载动态行为演变及剩余能量耗散规律。

      建立数十兆安级驱动源与快Z箍缩负载动态耦合的物理模型,揭示负载动态阻抗变化特性及驱动源与负载的耦合机理,并实验研究兆安级电流下不同构型快Z箍缩负载的动态阻抗特性;研究快Z箍缩负载滞止后剩余电磁能量对驱动源部件及材料的影响机理,建立剩余电磁能量传播耗散模型,探索剩余电磁能量吸收方法。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“直接驱动型超高功率电脉冲产生与调制的基础研究”,申请代码1选择E0708(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1600万元/项(含1600万元/项)。

      (三)本项目由工程与材料科学部负责受理。




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