Z箍缩Al等离子体负载1维辐射磁流体性能模拟程临颍1,杨海亮2†,李沫2,王亮平2,魏浩2,姚伟博2,孙凤举2,邱爱慈1(1.西安交通大学电气工程学院,西安710049;2.强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西安710024)摘要:针对Al丝阵负载进行Z箍缩内爆模拟,计算Al等离子体负载Z箍缩内爆时间、流体速度及滞止阶段K壳层X射线辐射功率等参数,分析Al等离子体Z箍缩动力学及K壳层辐射相关性能。对初始半径r为6mm,线质量分别为68,102,136,204μg·cm-1的Al等离子体进行1维Z箍缩内爆模拟。模拟结果表明:Al等离子体壳层在最终压缩比为0.1时,Z箍缩内爆时间随线质量增大而增大,等离子体壳层平均流体速度和平均离子温度随线质量增大而减小,流体速度达105m·s-1量级,平均电子数密度达1020cm-3量级以上。依据Z箍缩动力学模拟获得的温度、密度及速度等参数进行X射线能谱计算,Al等离子体K壳层X射线辐射功率随线质量变化趋势与实验结果符合较好。在4种线质量中,102μg·cm-1Al等离子体K壳层X射线辐射功率最大,为64.54GW,该线质量Al等离子体壳层在Z箍缩最终压缩比时所产生的Ly-α谱线强度最大,为1.5GW·eV-1,且1500~2300eV能段范围K壳层X射线辐射能段中Ly-α谱线和He-α谱线的占比为32.3%。线质量为102μg·cm-1时,Al等离子体的线辐射功率和连续辐射功率均有提升。关键词:Z箍缩;1维辐射磁流体;Al等离子体;X射线辐射中图分类号:TL632;O434文献标志码:ADOI:10.12061/j.issn.20956223.2023.020402收稿日期:20221110;修回日期:20230316基金项目:国家自然科学基金资助项目(51790524,51790521)†通信作者:杨海亮(1968-),男,山东诸城人,研究员,博士,主要从事核技术与应用研究。E-mail:yanghailiang@nint.ac.cn1-DSimulationofRadiativeMagneto-HydrodynamicsPropertiesofZ-pinchAlPlasmaLoadingCHENGLinying1YANGHailiang2LIMo2WANGLiangping2WEIHao2YAOWeibo2SUNFengju2QIUAici11ElectricalEngineeringschoolXianJiaotongUniversityXian710049China2NationalKeyLaboratoryofIntensePulsedRadiationSimulationandEffectXian710024ChinaAbstractThisarticlesimulatestheZ-pinchimplosionofAlwirearrayloadscalculatestheZ-pinchimplosiontimefluidvelocityandK-shellX-rayradiationpowerduringthestagnationstageofAlplasmaloadsandanalyzestheZ-pinchdynamicsofAlplasmaandtherelatedpropertiesofK-shellradiationTheone-dimensionalZ-pinchimplosionsimulationis1-204020第14卷...
