中国“聚龙”加速器铸剑十载 核武研究更上层楼(转载)

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  2013年10月10日上午,在四川绵阳中国工程物理研究院(以下简称中物院)流体物理研究所的聚龙一号安装尝试主掌握厅中,墙上6米长、2米高的大屏幕分区域显示着监控画面和冗杂的手艺参数。操做台前,一排身穿白褂的科研人员,纯熟而切确地操做着电脑,报送着各系统的形态。功效判定委员会的10位院士、5位专家目光如电,紧盯屏幕上每一次数字的跳动。

  “触发!”尝试负责人丰树平的一声令下,陪伴着消沉的闷响和大地的震动,在与掌握厅相隔不远的试验大厅中,数十道紫色的电蛇猛然划破空间,自盘曲蜿蜒中迸射出刺目标炽烈光辉——24路强大的电能别离沿12个标的目的,从五千立方米的空间压缩会聚于仅数个立方厘米的中心靶区,将100秒内存储的数百万焦耳电能在亿分之一秒内辐射出来,产生能量数十万焦耳、功率数十万亿瓦(瞬时功率相当于数倍的全球电网功率)的软X射线!测试厅的笔录仪器切确笔录下亿分之一秒内的相关手艺参数和瞬态图像,闪现于示波器和计算机的屏幕上。

  那就是中物院流体物理研究所自主研发的、达世界一流程度的超高功率脉冲强流加速器——聚龙一号(英文简称PTS)安装通过国度级判定的场景。功效判定委员会认为,聚龙一号建立项目提出了有特色的超高功率多路汇流安装总体设想计划,打破了多路太瓦量级电脉冲的纳秒级切确时间掌握、超高功率脉冲的产生和传输与会聚等关键手艺,自主研造胜利国内首台多路并联超高功率脉冲安装,在负载上实现了峰值近万万安培、前沿约万万分之一秒的电流输出,手艺目标到达国际同类安装先辈程度!

  那一台在我国核兵器研究历程中具有标记性意义的科学尝试安装的建成,使我国成为世界上少少数独立掌握数十万亿瓦级超高功率脉冲加速器设想和建造手艺的国度,是我国高功率脉冲手艺开展的又一个里程碑!

  ==决策==

  ---曲面挑战 迎难而上---

  中物院创建于1958年,是以开展国防尖端科学手艺为主的理论、尝试、设想、消费的综合体,是我国独一处置核兵器研造消费的综合性研究院。流体物理研究所是中物院部属的第一研究所,次要处置核兵器研造、高新手艺兵器研造、军民两用手艺开发及功效转化等工做。

  陪伴着1996年全面制止核兵器试验公约的签订,若何在尝试室前提下,创造出接近核兵器爆炸产生的极端高温、高压、高密度、强辐射前提,成为新期间核兵器研究能否有效开展的关键。

  脉冲功率手艺是以电能为根底,通过对能量在时间和空间长进行压缩,并在特定负载上快速释放,获得极高的功率输出的一门尝试科学,是在尝试室前提下产生极端高温、高压、高密度、强辐射前提的有效手段。我邦本冲功率手艺研究的前驱、老一辈科学家王淦昌院士曾经指出:“高功率脉冲手艺是现代高科技的次要根底学科之一。”接纳超高功率脉冲安装驱动柱形金属丝阵负载,使其气化并向轴心箍缩(即Z箍缩),能产生极强的X射线辐射,能够用来研究核兵器中的辐射输运和聚变点火等问题,同时在惯性约束聚变、辐射效应、天体物理等前沿科学研究范畴也具有十分重要的价值。

  近几十年来,因为军事应用需求的强烈牵引,高功率脉冲手艺成为次要的有核国度研究的焦点,美国投入了大量人力物力,先后成立了一系列超大脉冲功率安装,典型的Z箍缩研究安装有土星安装和ZR安装,俄罗斯也先后建成S-300和Angara-5-1安装。与之比拟,我国起步较晚,根底微弱。

  为适应新期间核兵器研究的需要,必需拥有具备足够驱动才能的综合尝试平台,以此为根底加强细密物理尝试设想、高精度多物理量诊断测试、数值模仿及理论阐发等方面的才能。颠末精心论证,上世纪末,中物院启动了大型多路超高功率脉冲安装的相关研究工做,并对已有平台停止手艺革新,起头了原理摸索及关键手艺研究。在此根底上,本世纪初,中物院向国度提出了合适我国国情的研究开展方案定见,此中最关键的第一步,就是研造Z箍缩初级试验平台——聚龙一号并开展响应的物理尝试研究。

  2004年,国度批复中物院正式启动相关工做,安装的手艺目标确定为输出电流八百万至一万万安培,电流脉冲上升时间小于万万分之一秒,功率超越20万亿瓦。如许的安装系统极为冗杂,手艺难度和风险十分高,国内的手艺根底非常微弱,素材、设想、加工等各方面都面对极大的挑战。

  国防科学手艺研究的汗青任务,使得中物院人决然承受挑战,迎难而上、抬头前行。自2001年起,使命承担单元流体物理研究所开展了缜密的立项论证工做,丁伯南、彭先觉等院指导对此赐与了高度存眷,屡次亲临一线,领会项目标停顿和亟待处理的问题。院表里老专家构成了顶尖专家团队,就安装手艺道路和关键部件研造停止强烈议论,提出了良多有益的构想和定见。流体物理研究所集中科研精英成立论证陈述编写组和预研攻关小组,从国外有限公开的材料中搜集、提炼相关信息,连系中物院的详细要求,对手艺道路和关键手艺停止足够的调研和阐发论证,屡次召开大范畴深条理专题研讨会,手艺材料、想象计划、加工图纸堆满了研究人员的文件柜。预研小构成员随后开展了场畸变开关、激光触发多级开关、马克斯发作器模块研造等大量预研工做,开展了上百次的论证研究,摸索打破关键手艺的路子。通细致致地停止物理阐发、切确地验证计算参数、缜密地考虑模子设想,获得了激光同步触发系统、场畸变气体开关、磁绝缘传输线,以及测试诊断系统研造的严重打破,为安装立项打下坚实的根底。

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