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第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：黄涛翟戎骁丛培天李阳强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西北核技术研究所

气体火花开关在脉冲功率装置中获得了广泛应用,相对于其它形式开关具有不可替代的技术优势,而气体间隙形成多通道放电对于降低回路电感、减弱电极烧蚀具有重要意义。设计了一种两端正负高压、中间触发电极的两间隙实验气体开关,分为两... 详细信息

气体火花开关在脉冲功率装置中获得了广泛应用,相对于其它形式开关具有不可替代的技术优势,而气体间隙形成多通道放电对于降低回路电感、减弱电极烧蚀具有重要意义。设计了一种两端正负高压、中间触发电极的两间隙实验气体开关,分为两种电极结构,能够产生单通道和多通道放电;采用量程1μs、时间分辨约1ns的可见光条纹相机诊断通道随电流变化的光辐射信息,进而扫描出放电等离子体通道的发展过程;针对单通道和多通道两种放电形式,进行了不同工作系数下的间隙击穿与通道发展特性对比实验。通过实验研究,给出放电等离子体通道形态、发光强度随电流的演变规律及对应关系,分析工作系数对通道发展过程的影响,获得多通道的产生、发展和湮灭的相关信息。

关键词：气体火花开关多通道放电气体等离子体放电通道条纹相机

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高温等离子体产生的强脉冲辐射环境

高温等离子体产生的强脉冲辐射环境

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第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：杨海亮强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所)

本论文研究Z箍缩、强激光形成高温等离子体产生的X射线、中子等强脉冲辐射,分析不同参数的Z箍缩和强激光轰击靶形成的高温等离子体的温度、电子与超热电子的温度等,并给出所产生的软X射线、硬X射线、超硬X射线的能谱、强度、不同距离处... 详细信息

本论文研究Z箍缩、强激光形成高温等离子体产生的X射线、中子等强脉冲辐射,分析不同参数的Z箍缩和强激光轰击靶形成的高温等离子体的温度、电子与超热电子的温度等,并给出所产生的软X射线、硬X射线、超硬X射线的能谱、强度、不同距离处的能注量、以及在材料中的能量沉积剖面、升温的时间梯度与空间梯度等,分析材料的热力学效应;研究高温等离子体产生的硬X射线与超硬X射线的能谱与强度,以及X射线在导体材料中形成的电场,计算产生的系统电磁脉冲参数;分析含聚变材料的高温等离子体产生的中子辐射场参数,以及中子引起的位移效应和单粒子效应对器件和材料的损伤情况。

关键词：高温等离子体强脉冲辐射

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电缆X射线辐射感应电导率引起的非线性效应

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强激光与粒子束 2016年第11期28卷 83-88页

作者：马良周辉郭景海吴伟程引会李进玺赵墨刘逸飞西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

对电缆X射线辐照非线性响应进行了数值模拟。分析了电缆X射线辐照的物理过程,针对同轴电缆和屏蔽多导体电缆,建立了基于有限元方法的二维电缆模型诺顿等效电流源计算方法,着重描述了二维模型下电缆介质辐射感应电导率效应求解方法,模拟... 详细信息

对电缆X射线辐照非线性响应进行了数值模拟。分析了电缆X射线辐照的物理过程,针对同轴电缆和屏蔽多导体电缆,建立了基于有限元方法的二维电缆模型诺顿等效电流源计算方法,着重描述了二维模型下电缆介质辐射感应电导率效应求解方法,模拟了电缆X射线辐照非线性效应,给出了诺顿等效电流源非线性响应规律,并依据物理过程进行了合理性分析。模拟结果显示,由于辐射感应电导率的存在,随着X射线注量的增加,电缆响应幅度会存在明显的饱和现象。对特定类型的电缆,响应电流随着X射线注量增加,依次出现3个时间位置不同的电流峰值。

关键词：辐射感应电导率 X射线辐照响应电缆数值模拟

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敏化LiF(Mg,Ti)热释光剂量片γ射线响应特性

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强激光与粒子束 2016年第2期28卷 115-121页

作者：王晨辉陈伟金军山金晓明杨善潮白小燕林东生王桂珍李斌强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所) 西安710024

敏化LiF（Mg,Ti）热释光剂量片（LiF（Mg,Ti）-M TLD）是用于强脉冲辐射场剂量测量的主要探测器.对国内4个厂家生产的敏化LiF（Mg,Ti）热释光剂量片进行了γ射线响应的一致性、重复性和线性的比较研究,测量了γ射线辐照后4种敏化LiF（Mg... 详细信息

敏化LiF（Mg,Ti）热释光剂量片（LiF（Mg,Ti）-M TLD）是用于强脉冲辐射场剂量测量的主要探测器.对国内4个厂家生产的敏化LiF（Mg,Ti）热释光剂量片进行了γ射线响应的一致性、重复性和线性的比较研究,测量了γ射线辐照后4种敏化LiF（Mg,Ti）热释光剂量片试验样品的吸收剂量读数平均值及标准偏差,比较了4种样品在不同吸收剂量下的灵敏度及其变异系数,并获得了超出线性上限的大剂量辐照对剂量片线性响应特性的影响规律.研究结果表明,北京防化研究院生产的剂量片性能最优,试验样品在吸收剂量为6Gy（Si）时读数变异系数为3.11%,重复性指标在5%以内,线性响应上限在50-100Gy（Si）之间.吸收剂量为150Gy（Si）并退火后再次使用时的灵敏度漂移幅度约为11%.

关键词：敏化LiF(Mg,Ti) 热释光剂量片 γ射线响应特性灵敏度变异系数

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FLTD系统放电开关自击穿性能优化

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强激光与粒子束 2016年第7期28卷 133-138页

作者：孙铁平丛培天罗维熙西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

针对快前沿直线脉冲变压器驱动源(FLTD)系统中放电开关自击穿性能劣化的问题,模拟计算了带电线缆、FLTD模块结构对开关间隙电场分布的影响规律,研究分析开关自击穿性能下降的主要原因,开展了电晕针均压和电阻均压两种方式下开关自击穿... 详细信息

针对快前沿直线脉冲变压器驱动源(FLTD)系统中放电开关自击穿性能劣化的问题,模拟计算了带电线缆、FLTD模块结构对开关间隙电场分布的影响规律,研究分析开关自击穿性能下降的主要原因,开展了电晕针均压和电阻均压两种方式下开关自击穿性能对比实验,获得了不同电晕针长度、不同阻值开关自击穿电压的变化规律:两种均压方式下开关自击穿电压分别提高3.2%和4.3%。FLTD系统中放电开关有均压措施的情况下,系统自击穿电压提高8.9%,自放电概率降低60%,系统短路输出电流的稳定性明显提高,电流幅值提高8.1%,标准偏差减小30.8%。

关键词：气体开关自击穿电压电晕针

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“闪光二号”加速器适应性改造

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强激光与粒子束 2016年第1期28卷 190-195页

作者：杨实任书庆丛培天邱孟通来定国张玉英杨莉黄种亮徐启福苏兆锋姚伟博周军张永民强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所) 西安710024

针对系统电磁脉冲效应研究需求,项目组对"闪光二号"加速器进行了适应性改造,以便于产生脉冲硬X射线。主要采用二次成形的水线结构,重点进行了水开关设计,并完成了实验调试。装置输出电压650kV^1.3 MV稳定可调,脉冲宽度60ns,... 详细信息

针对系统电磁脉冲效应研究需求,项目组对"闪光二号"加速器进行了适应性改造,以便于产生脉冲硬X射线。主要采用二次成形的水线结构,重点进行了水开关设计,并完成了实验调试。装置输出电压650kV^1.3 MV稳定可调,脉冲宽度60ns,前沿由改造前的80ns缩短至改造后的30ns,在国内首次成功驱动串级二极管,产生前沿29ns、射线宽度约53ns的脉冲硬X射线。

关键词：水线脉冲X射线加速器开关

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一种计算HEMP环境下电缆感应电流的混合算法

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强激光与粒子束 2017年第10期29卷 61-66页

作者：尹伟科魏兵朱湘琴西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710071 西安电子科技大学信息感知技术协同创新中心西安710071 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

对高空核爆电磁脉冲(HEMP)环境下、地面上方电缆的感应电流进行了研究。考虑有耗地面的影响,提出了一种将时域积分方程(TDIE)和时域传输模式法结合求解有耗半空间上方电缆瞬态电流的时域方法。通过电磁波本征模的关联性得到斜入射有耗... 详细信息

对高空核爆电磁脉冲(HEMP)环境下、地面上方电缆的感应电流进行了研究。考虑有耗地面的影响,提出了一种将时域积分方程(TDIE)和时域传输模式法结合求解有耗半空间上方电缆瞬态电流的时域方法。通过电磁波本征模的关联性得到斜入射有耗半空间平面波的时域反射系数,不需计算贝塞尔函数的无穷项和便可以得到时域反射系数的精确解。最后给出了核爆脉冲照射下地面上方电缆感应的电流的仿真结果。结果表明:对于水平放置的电缆,当反射脉冲到达电缆后,反射场总是试图抵消入射场,使得电缆上感应电流小于只考虑入射脉冲时的感应电流;电缆的耦合电流会随架设的高度发生显著变化,相对于铺地的电缆,架空的电缆有更大的感应电流。

关键词：时域反射系数时域电场积分高空核爆电磁脉冲本征模感应电流

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不同级钚材料的衰变放热功率计算分析

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核技术 2016年第1期39卷 39-44页

作者：左应红朱金辉西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

钚材料中放射性核素会不断衰变并释放能量,改变钚材料及周围部件的温度。为研究不同级钚材料在其整装存储及运输过程中衰变放热功率随时间的变化规律,依据不同级钚材料的放射性核素组分,在分析核素级联衰变规律的基础上,并在物理模型中... 详细信息

钚材料中放射性核素会不断衰变并释放能量,改变钚材料及周围部件的温度。为研究不同级钚材料在其整装存储及运输过程中衰变放热功率随时间的变化规律,依据不同级钚材料的放射性核素组分,在分析核素级联衰变规律的基础上,并在物理模型中考虑衰变时的能量分支比,计算得到了武器级钚、反应堆级和混合级钚材料中各核素的衰变放热功率和总热功率随时间的演变规律。计算结果表明,1 kg不同级的钚材料,其衰变放热功率最大的是混合级钚,放热最少的是武器级钚;武器级钚材料衰变放热功率主要来自于^(239)Pu,而反应堆级与混合级钚材料的衰变放热功率主要来自于^(241)Pu和^(238)Pu。三种不同级钚材料中,^(242)Pu的衰变放热功率均很小。考虑能量分支比后,可更准确地计算给出钚材料的衰变热功率。

关键词：武器级钚反应堆级钚混合级钚衰变放热功率

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欧空局监测器单粒子翻转能量和角度相关性

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物理学报 2016年第20期65卷 194-202页

作者：罗尹虹郭晓强陈伟郭刚范辉西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 中国原子能科学研究院北京102413

结合欧空局推广需求,以及国内加速器和国际加速器比对的愿望,将欧空局单粒子翻转监测器(Europe space agency single event upset monitor,ESA SEU Monitor)成功应用于国内串列重离子加速器束流标定.通过和欧洲主要加速器的数据结果进... 详细信息

结合欧空局推广需求,以及国内加速器和国际加速器比对的愿望,将欧空局单粒子翻转监测器(Europe space agency single event upset monitor,ESA SEU Monitor)成功应用于国内串列重离子加速器束流标定.通过和欧洲主要加速器的数据结果进行比对,分析系统内部单粒子翻转物理位图,验证了串列加速器在重离子束流监测技术方面的准确性.结合多方试验数据,观察到在低LET(linear energy transfer)单粒子翻转截面曲线亚阈区,相同LET值不同能量重离子引起ESA SEU Monitor翻转截面相差1—3个量级.采用基于试验数据的方法,确定了器件灵敏体积的几何尺寸、临界电荷以及收集效率,通过蒙特卡罗仿真揭示了ESA SEU Monitor单粒子翻转能量相关性的物理机理.同时针对试验中低LET值倾斜角度时,ESA SEU Monitor存储阵列中不同模块单粒子翻转所表现的敏感性差异,基于对器件结构的分析和计算验证,表明低LET重离子倾斜入射时,离子穿过不同模块灵敏区上方层间介质的差异是引起单粒子翻转角度相关性的根本原因.

关键词： ESA SEU Monitor 单粒子翻转能量相关性角度相关性

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基于半导体开关和LTD技术的高重频快沿高压脉冲源

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强激光与粒子束 2016年第5期28卷 113-117页

作者：郭帆贾伟谢霖燊杨实陈志强汤俊萍李俊娜杨天西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

采用快开通功率MOSFET,通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构,设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源(LTD)技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成,可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3kV... 详细信息

采用快开通功率MOSFET,通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构,设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源(LTD)技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成,可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3kV,上升沿约7ns,脉宽约90ns,下降沿约20ns,输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑,输出脉冲稳定,实现了模块化设计,可作为重频电磁脉冲模拟源使用。

关键词：功率MOSFET 直线变压器驱动源高重频窄脉冲小型化模块化

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