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中国核学会2023年学术年会

作者：陈锋施钧辉许海波之江实验室北京应用物理与计算数学研究所

美国洛斯·阿拉莫斯实验室的学者通过理论预测50 GeV的质子照相系统有望满足对FTO客体的高精度成像要求,即在亚毫米量级的像素上反演密度的精度达到1%。实现该目标须保证质子通量的准确性。2005年,美国科学家利用20 GeV的质子照相... 详细信息

美国洛斯·阿拉莫斯实验室的学者通过理论预测50 GeV的质子照相系统有望满足对FTO客体的高精度成像要求,即在亚毫米量级的像素上反演密度的精度达到1%。实现该目标须保证质子通量的准确性。2005年,美国科学家利用20 GeV的质子照相系统对台阶样品进行了初步实验,结果表明实验获得的通量值与理论计算值有较大差异,为了解决该问题,Neri等提出了结合核反应和多次库伦散射计算通量的经验公式,其结果与实验值吻合。但是,Zumbro等人反对该观点,他们通过数值模拟研究表明,准弹性散射不是造成通量不准确的原因,并且在文章中指出准直器厚度会导致截断角模糊。FTO客体的面密度达到200 g/cm,如此高的面密度会造成较大的能量损失,而能量损失将破坏质子照相的点对点成像性能,该现象亦可能对通量的准确性有重要影响。因此,本文通过数值模拟对FTO客体成像时质子照相系统的点对点成像性能展开了研究。结果表明,200 GeV的质子照相系统对FTO客体成像时,系统的点对点成像性能遭到严重破坏,1200 GeV的质子照相系统对FTO客体成像时,系统的点对点成像性能保持良好。由此证明:造成通量不准确的根本原因是能量损失对系统成像性能的破坏。

关键词：高能质子照相 FTO客体数值模拟

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混合流体-PIC物理建模及其在激光聚变中的应用

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计算物理 2023年第2期40卷 159-168页

作者：蔡洪波许育培姚沛霖张恩浩黄翰霄朱少平贺贤土北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心工学院北京100871 中国工程物理研究院研究生院北京100088 清华大学工程物理系北京100084 北京大学应用物理与技术研究中心物理学院北京100871

本文探索性地建立混合流体-PIC(particle-in-cell)模拟方法,电子用无质量的流体描述,多组分离子用PIC粒子描述;流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得,电磁场通过求解Ohm定律和Faraday定律来获得。针对激光聚变等离子体条件,利用混合... 详细信息

本文探索性地建立混合流体-PIC(particle-in-cell)模拟方法,电子用无质量的流体描述,多组分离子用PIC粒子描述;流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得,电磁场通过求解Ohm定律和Faraday定律来获得。针对激光聚变等离子体条件,利用混合流体-PIC模拟研究高能量密度条件下冲击波结构及其特性、流体力学界面不稳定性演化的影响等问题。混合流体-PIC物理建模为研究等离子体效应对冲击波和界面不稳定性的影响提供了新的研究手段。

关键词：激光聚变混合流体-particle-in-cell物理建模冲击波流体力学界面不稳定性

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拉伸加载下PBX炸药力学性能的分子动力学模拟

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高压物理学报 2022年第4期36卷 125-132页

作者：高飞艳刘睿陈鹏万龙瑶陈军北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术中心北京100871

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大... 详细信息

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大致垂直于加载方向的主裂纹;随着拉伸应变率的增加,破坏路径将分布在整个模型上;PBX的断裂失效是由于黏结剂F2311的脱粘。在单轴拉伸加载过程中,HMX-F2311的势能随拉伸应变率的增加而迅速增大,尤其在高应变率拉伸加载下,范德华力相互作用对势能的演变起到了决定性作用。分子动力学模拟揭示了应变率对HMX-F2311界面微观结构、力学行为和断裂损伤机制的影响,对PBX的设计、制备和安全使用具有重要意义。

关键词：聚合物黏结炸药单轴拉伸力学行为断裂机理分子动力学

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从科技史的角度展望量子科技的未来

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未来与发展 2025年第1期49卷 5-14页

作者：窦心怡刘洁中国工程科技创新战略研究院北京100084 北京应用物理与计算数学研究所北京100193

文章综述了量子科技从理论基础到现代应用的发展史,涵盖了量子力学的诞生、关键科学成就以及量子技术在计算、通信和测量等领域的应用.通过对量子科技发展史的梳理,文章旨在为读者提供量子科技领域的全面视角,并强调了量子科技在未来社... 详细信息

文章综述了量子科技从理论基础到现代应用的发展史,涵盖了量子力学的诞生、关键科学成就以及量子技术在计算、通信和测量等领域的应用.通过对量子科技发展史的梳理,文章旨在为读者提供量子科技领域的全面视角,并强调了量子科技在未来社会和经济发展中的重要性。

关键词：量子科技科技史科技发展

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模糊综合评判法,搭建绩效考核模型

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人力资源 2022年第10期 126-127页

作者：杨佰慧北京应用物理与计算数学研究所

国防科研院所具有知识技术密集、高层次人才集中的特点，对于优秀人才而言，科研工作不仅仅是其谋生的工具，更是其自身价值实现的载体。科研人员的业绩考核评价方式是否科学有效，关系到绩效工资的设计能否真正起到激励作用，能否在更...

国防科研院所具有知识技术密集、高层次人才集中的特点，对于优秀人才而言，科研工作不仅仅是其谋生的工具，更是其自身价值实现的载体。科研人员的业绩考核评价方式是否科学有效，关系到绩效工资的设计能否真正起到激励作用，能否在更大程度上激发科研人员的工作积极性、创造性和工作潜力，进而对单位整体科研水平产生影响。本文将尝试建立适用于国防科研人员的绩效评价指标体系，探索基于模糊综合评判法的考核评价模型。

关键词：

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基于THz-QCL自混合干涉的运动传感

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太赫兹科学与电子信息学报 2022年第10期20卷 985-990页

作者：蔡家轩楚卫东北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于自混合干涉效应的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)相干测量系统是一种极其灵敏的传感系统。相比于传统的激光测速技术,自混合干涉具有光路自准直、无需额外光电探测器和混频器等优势,使系统的结构更加紧凑;而且,使用太赫兹波进行相... 详细信息

基于自混合干涉效应的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)相干测量系统是一种极其灵敏的传感系统。相比于传统的激光测速技术,自混合干涉具有光路自准直、无需额外光电探测器和混频器等优势,使系统的结构更加紧凑;而且,使用太赫兹波进行相干测量,有望提升测速上限。本文采用THz-QCL的自混合干涉技术,研究了系统对于两独立运动目标物的非线性动力学响应特性,给出了自混合信号的多普勒频谱,并通过频谱分析,获得了两目标物的运动速率及方向。研究结果证实了利用THz-QCL自混合干涉系统对目标物进行运动传感的可行性,为高速运动的多目标物测速提供了新的技术手段。

关键词：量子级联激光器自混合干涉太赫兹激光多普勒测速

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核爆多物理场对近地小行星的偏转效应分析

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空间碎片研究 2022年第4期22卷 18-26页

作者：成立夏银李璐璐李百文胡晓棉北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文针对对峙爆炸防御技术,研究了核爆中子、γ光子、X光多物理场对1km直径硅岩质小行星的偏转效应。数值模拟过程中,中子、γ光子、X光采用高空核爆的出壳能谱,这能够比较真实地反映太空核爆情形。研究结果表明,由于中子和γ光子的自... 详细信息

本文针对对峙爆炸防御技术,研究了核爆中子、γ光子、X光多物理场对1km直径硅岩质小行星的偏转效应。数值模拟过程中,中子、γ光子、X光采用高空核爆的出壳能谱,这能够比较真实地反映太空核爆情形。研究结果表明,由于中子和γ光子的自由程相对较长,其在小行星表面的能量沉积效率更高,使小行星向外抛射物质的深度更大;由于X光的自由程相对较短,其在小行星表面的能量沉积深度较浅,尽管X光使小行星向外抛射物质的速度远大于中子和γ光子的作用,但由于向外抛射的物质质量较小,因此X光对小行星偏转效应的贡献相对较小。

关键词：核爆防御多物理场近地小行星

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宽谱太赫兹量子级联激光器的自混合特性

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太赫兹科学与电子信息学报 2022年第4期20卷 297-305页

作者：葛磊杨宁楚卫东段素青北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于传输矩阵理论及多模速率方程,研究了宽谱太赫兹量子级联激光器在不同光反馈强度下的自混合动力学特性。研究发现,在弱反馈下光场自混合对激光器光谱特性影响很小;反射物位置移动时的自混合信号呈正弦规律变化,同时自混合信号幅度随... 详细信息

基于传输矩阵理论及多模速率方程,研究了宽谱太赫兹量子级联激光器在不同光反馈强度下的自混合动力学特性。研究发现,在弱反馈下光场自混合对激光器光谱特性影响很小;反射物位置移动时的自混合信号呈正弦规律变化,同时自混合信号幅度随反射物位置的变化表现出周期性调制现象。宽谱量子级联激光器在弱反馈下可以应用于测距、成像及光谱测量。在强反馈下,宽谱激光器光谱受自混合影响显著,并有新的模式在原自由运行模式附近出现;但随着反射物移动,自混合信号波峰个数同弱反馈条件下一致,可正确描述反射物的移动规律。因此,强反馈下宽谱量子级联激光器仍可在一定条件下实现微米级的测距和成像技术。这一研究将有助于发展基于宽谱太赫兹量子级联激光器自混合现象的传感器应用。

关键词：太赫兹量子级联激光器自混合宽谱激光器传输矩阵

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库仑碰撞截面在等离子体粒子模拟中的应用

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强激光与粒子束 2021年第3期33卷 84-92页

作者：宋萌萌周前红孙强杨薇董烨北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100088

在等离子体粒子模拟中,TA模型和NanBu模型被广泛用于处理库仑碰撞,这两种模型要求每个时间步长内全部粒子参与计算。为了降低参与碰撞的粒子数,提高库仑碰撞的计算效率,提出了一种基于截面的库仑碰撞模拟方法,并给出了库仑碰撞概率的计... 详细信息

在等离子体粒子模拟中,TA模型和NanBu模型被广泛用于处理库仑碰撞,这两种模型要求每个时间步长内全部粒子参与计算。为了降低参与碰撞的粒子数,提高库仑碰撞的计算效率,提出了一种基于截面的库仑碰撞模拟方法,并给出了库仑碰撞概率的计算公式。采用该方法对不同温度不同密度电子气的弛豫过程进行模拟,分别对比了电子速度分布函数、电子温度以及电子x、y方向上的温度与电子温度之比的模拟值与理论值,验证了该方法的准确性。在相同的小时间步长上,该方法相比TA模型计算效率提升可达40%以上。对于较大的时间步长,该方法仍能得到与理论解近似的模拟结果,相比Nanbu模型,在相同的精度下可取更大的时间步长,计算效率也有所提升。研究表明,该方法同样适用于电子-离子碰撞。因此在提高库仑碰撞计算效率上,该方法具有碰撞粒子数少以及适用于大时间步长的优势。

关键词：粒子模拟库仑碰撞截面蒙特卡罗方法 TA模型 Nanbu模型等离子体

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ZR装置与Z箍缩负载耦合的全电路模拟

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现代应用物理 2022年第4期13卷 131-137页

作者：薛创毛重阳王冠琼王小光孙顺凯宁成肖德龙北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为掌握Z refurbishment(ZR)装置工作状态,方便开展Z箍缩相关实验的模拟分析,深入理解大型多路并联脉冲功率驱动器的工作原理,发展了ZR装置的全电路模型。基于有限差分方法编写了全电路模拟程序,分析了装置内部各结构组件的充放电过程,... 详细信息

为掌握Z refurbishment(ZR)装置工作状态,方便开展Z箍缩相关实验的模拟分析,深入理解大型多路并联脉冲功率驱动器的工作原理,发展了ZR装置的全电路模型。基于有限差分方法编写了全电路模拟程序,分析了装置内部各结构组件的充放电过程,基于实验电流波形校验了关键组件的模型和参数,在此基础上研究了电磁脉冲的形成和传输过程。进一步针对典型的丝阵和套筒Z箍缩实验,将ZR装置全电路模型与负载0维内爆动力学模型耦合模拟,获得了负载半径、高度和质量等参数变化对内爆性能的影响规律。结果表明:充电电压为82 kV时,从驱动器电储能(18.9 MJ)到负载动能(1.2 MJ)的转换效率约为6%;在相同的充电电压和负载电极结构条件下,若负载都在各自优化设计的参数下工作,则应用于辐射源研究的丝阵负载线质量较小、初始半径较大及内爆速度较快;而应用于惯性约束聚变研究的套筒负载线质量较大、初始半径较小及内爆速度较慢;两种负载内爆动能十分接近。同时,内爆动能随负载高度和收缩比的增大而增大。

关键词： ZR装置 Z箍缩脉冲功率全电路模型内爆

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