本發(fā)明屬于慣性約束聚變(ICF)中的靶技術領域，具體涉及一種填充氣凝膠ICF冷凍靶系統(tǒng)。

背景技術：

慣性約束核聚變(ICF)，是一種核聚變的技術，利用激光的沖擊波來引發(fā)核聚變反應，是實現(xiàn)巨變點火的主要方法之一。

在慣性約束聚變中，點火條件要求高溫、高密度和一定的尺度，采用激光驅動也需要增壓手段，其大致過程是：激光首先從四面八方均勻加熱球形靶丸表面，在靶表面形成一層高溫稀薄等離子體，然后激光通過這層稀薄等離子體時，以逆韌致和某些等離子體的反常吸收過程被吸收。被吸收的激光能量迅速加熱電子，溫度可達到3—5千萬度。高溫電子通過電子熱傳導，又將大部分能量輸運到臨近吸收區(qū)的燒蝕層密度高的區(qū)域，形成一個高溫燒蝕陣面(溫度急劇變化的一個空間界面)，并在此產(chǎn)生高的燒蝕壓，這是一個增壓過程。它將激光壓力提高近千倍。燒蝕壓驅動燒蝕陣面附近的物質，一方面將一部分高溫高密度等離子體物質向外朝低密度的等離子體區(qū)噴射，另一方面由于作用與反作用的關系，將剩余的冷物質壓縮并向中心加速運動，產(chǎn)生聚心沖擊波，壓縮氘氚燃料，這就是慣性約束的含義。這個過程就稱為“內爆”，通過球形內爆和內爆過程的聚心效應，使氘氚燃料的壓力再增加幾萬倍，達到點火時要求達到的燃料壓力。

現(xiàn)階段ICF尚未商用，仍處于研究階段，對其點火效率的提高仍有待于研究，點火成功與否以及效率與冷凍靶的綜合性能密切相關。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種填充氣凝膠ICF冷凍靶系統(tǒng)，有效改善了溫度分布不均勻性，抑制激光照射黑腔內壁產(chǎn)生的金等離子體，提高冷凍靶丸內爆性能。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：

一種填充氣凝膠ICF冷凍靶系統(tǒng)，包括金腔4，金腔4的內部中央通過支撐膜8固定有靶丸6，靶丸6內有聚變材料，金腔4的頂部設有激光入射口1，金腔4的外部設置有熱力機械結構3，熱力機械結構3的上、下兩部分通過連接結構7連接成一體，熱力機械結構3上設置有冷環(huán)2，金腔4內壁設有氣凝膠薄層10，氣凝膠薄層10的空腔內為填充氣體9。

所述的氣凝膠薄層10的上下兩端設置有填充氣凝膠11，填充氣凝膠11通過固定膜12固定，上下填充氣凝膠11之間的氣凝膠薄層10的空腔內為填充氣體9。

所述的熱力機械結構3的上、下部分各設有一個輔助加熱環(huán)5。

所述的填充氣體9為氦氣、氫氣或其它低原子序數(shù)氣體。

所述的氣凝膠薄層10的厚度20-100微米。

所述的填充氣凝膠11的填充率為30.0％-50％。

本發(fā)明的有益效果為：由于氣凝膠薄層10，填充氣凝膠11的存在，可以抑制金等離子體膨脹，減少內部填充氣體的含量，削弱自然對流的影響，從而優(yōu)化靶丸6表面溫度均勻性，提高點火成功率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明填充氣凝膠ICF冷凍靶系統(tǒng)的示意圖。

圖2為增加了上下填充氣凝膠的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

參照圖1，一種填充氣凝膠ICF冷凍靶系統(tǒng)，包括金腔4，金腔4的內部中央通過支撐膜8固定有靶丸6，靶丸6內有聚變材料，金腔4的頂部設有激光入射口1，激光入射口1為激光點火時激光射入的窗口，金腔4的外部設置有熱力機械結構3，熱力機械結構3的上、下兩部分通過連接結構7連接成一體，熱力機械結構3作用為支撐整個系統(tǒng)，熱力機械結構3上設置有冷環(huán)2，冷環(huán)2為冷凍靶結構提供冷量，達到降溫的效果，金腔4內壁設有氣凝膠薄層10，氣凝膠薄層10的空腔內為填充氣體9，氣凝膠薄層10可以有效抑制等離子體膨脹，從而可以填充更低壓力的填充氣體，使靶丸6表面溫度均勻性優(yōu)化，填充氣體9的作用為抑制金腔等離子體的膨脹和充當導熱介質。

參照圖2，所述的氣凝膠薄層10的上下兩端設置有填充氣凝膠11，填充氣凝膠11通過固定膜12固定，上下填充氣凝膠11之間的氣凝膠薄層10的空腔內為填充氣體9，填充氣凝膠11可以有效抑制氣體自然對流作用，使靶丸6表面溫度均勻性優(yōu)化。

所述的熱力機械結構3的上、下部分各設有一個輔助加熱環(huán)5，輔助加熱環(huán)5作用為均化靶丸表面溫度場，輔助加熱環(huán)5的要求大大降低，可以有很小的加熱量。

所述的填充氣體9為氦氣、氫氣或其它低原子序數(shù)氣體。

所述的氣凝膠薄層10的厚度20-100微米。

所述的填充氣凝膠11的填充率為30.0％-50％。

本發(fā)明的工作原理為：激光通過激光入射口1射入，金腔4表面產(chǎn)生金等離子體，同時激光轉化為X射線，照射靶丸6，使靶丸6發(fā)生內爆，釋放巨大的能量，在成功的點火過程中，靶丸6表面溫度均勻性至關重要，由于氣凝膠薄層10，填充氣凝膠11的存在，可以抑制金等離子體膨脹，減少內部填充氣體的含量，削弱自然對流的影響，從而優(yōu)化靶丸6表面溫度均勻性，提高點火成功率。