慣性約束聚變中的快中子半影成像研究.pdf

1、在解決能源危機和國防方面的重要作用，使得慣性約束聚變受到各國的普遍重視。慣性約束聚變實驗中，驅動源驅動聚變靶丸內爆，內爆過程中燃料的流體力學不穩(wěn)定性和冷熱燃料的混合有可能導致靶丸點火失敗，這些問題都和驅動源的不均勻性密切相關。驅動源對靶丸的壓縮情況將最終反映到靶丸熱核反應區(qū)的形狀上，因而可以通過熱核反應區(qū)的形狀來研究驅動源對稱性對靶丸內爆過程的影響。作為熱核反應產物的快中子直接從熱核反應區(qū)發(fā)出，由于它們不帶電、射程長，出射過程中基本不受

2、干擾，人們可以利用它們對反應區(qū)直接成像，從而觀察靶丸內爆的原始情況，研究內爆成敗的起因。 通過中子成像技術可以對靶丸內爆過程中的熱核反應區(qū)進行成像。中子產額較低時，中子成像技術宜采用中子半影成像方式。為配合我國神光-Ⅲ重點工程的建設，中子半影成像作為將來神光-Ⅲ打靶試驗的一項重要診斷手段，一些前期準備工作有待完成，本論文工作正是基于這個目的開展的。中子半影成像技術包括兩方面工作內容：裝置搭建和反演程序編寫。反演程序方面，目前普遍

3、采用線性反演方法(如維納濾波反演方法)；但該方法對成像過程進行的線性近似，往往會引起反演結果的嚴重畸變。最近，通過引入虛原子和虛團簇的概念，分子動力學方法被用到放射調強治療計劃優(yōu)化上，得到了很好的結果。而中子半影成像反演實質上是一個非線性優(yōu)化問題，同樣通過引入虛原子、虛團簇的概念，可以將分子動力學方法運用到中子半影成像反演上來，我們成功地完成了中子半影成像分子動力學方法反演程序的編寫，并通過該方法對不同噪聲水平的模擬中子半影像進行了反演

4、，很快地得到了合適的物理解。采用該方法本論文得到了20微米空間分辨率的中子源像，并配合蒙特卡洛方法對實驗裝置進行了一些討論。本論文重點介紹介紹分子動力學方法在中子半影成像反演方面的運用，第一章主要介紹該論文的研究背景，第二章介紹中子半影成像的原理，第三、四章通過比較維納濾波反演方法和分子動力學方法，重點介紹分子動力學方法在反演中子半影像方面的一些優(yōu)勢；并通過該方法對裝置進行了一些討論，還討論了指向精度和中子產額對裝置半影像反演結果的影響