球几何下减速阶段烧蚀瑞利-泰勒不稳定性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    10905006
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    范征锋
  • 依托单位：
    北京应用物理与计算数学研究所
  • 学科分类：
    A2901.等离子体基本过程与特性
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

在惯性约束聚变中，内爆靶壳层减速阶段，壳层低温主燃料与高温热斑分界面处的瑞利-泰勒不稳定性是影响点火的关键因素。目前国外已经开始对其进行研究。本项目拟采用直接数值模拟和流动稳定性理论相结合的方法，研究点火尺度下，球形靶内爆减速阶段，靶壳层与高温点火热斑分界面处的RT不稳定性。研究其线性增长规律和弱非线性模耦合规律；并且研究分界面处烧蚀速度、电子热传导、密度梯度对线性增长率以及弱非线性模耦合规律的影响。

结项摘要

在惯性约束聚变（ICF）中，流体力学不稳定性是关键不利之一。近三年来，在美国国家点火装置（NIF）上的点火攻关（NIC）实验中，流体力学不稳定性的增长远远超过理论预计，成为影响点火成功的一大障碍。这其中的主要不稳定性机制是瑞利-泰勒不稳定性（RTI）；同时在天体物理等领域中，RTI也起扮演重要作用。因此相关研究具有重要意义。本项目旨在通过直接数值模拟与流动稳定性理论相结合的方法，研究球几何下减速阶段烧蚀RTI的线性和弱非线性增长规律。本项目在减速阶段烧蚀RTI的数值模拟能力建设、物理规律研究等方面取得重要进展。首先，我们完善了ICF靶丸内爆辐射流体界面不稳定性模拟能力。扩充了LARED-S模拟程序的物理建模，尤其是热核反应及核反应产物α粒子的输运计算；改善了数学计算方法，提高了ICF内爆RTI问题的模拟能力；通过数千、上万核的并行计算，实现了多尺度减速阶段RTI模拟。在物理研究方面，确定了ICF点火靶丸内爆减速阶段关键参数，研究了该阶段烧蚀RTI的增长规律。需要指出的是：α粒子的自加热效应对热斑温度提升具有重要作用；同时α粒子自加热增大燃料/热斑边界处的烧蚀速率，显著抑制减速阶段烧蚀RTI的增长。研究发现预热烧蚀条件下非线性作用对各种模的扰动均具有致稳作用。研究发现真实气体效应对烧蚀RTI有重要影响。在对减速阶段烧蚀RTI不稳定性大量模拟的基础上，结合热斑二维动力学，考虑了热斑压缩性能下降和气泡增长导致壳层破裂两个重要物理因素，初步给出了二维点火条件判据。需要指出地是，在贺贤土院士的指导下我们提出了一种通过双烧蚀增压实现快速聚变点火的新型概念，并通过间接-直接混合驱动实现了概念设计。对于典型的ICF靶，内爆速度可提高到440公里/秒（比NIF点火设计高20%），收缩比可将为25（一般在35左右）；通过抑制燃料与点火热斑界面处的多次冲击波反弹，显著降低了减速阶段RTI增长。本项目的研究促进了ICF靶丸内爆程序的发展，增强了对减速阶段烧蚀RTI的深入认识，双烧蚀增压实现快速聚变点火的新概念有可能成为一个新的ICF研究方向。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Numerical investigation on the stabilization of the deceleration phase Rayleigh-Taylor instability due to alpha particle heating in ignition target
点火靶中α粒子加热引起的减速相瑞利-泰勒不稳定性稳定性的数值研究
  • DOI：
    10.1209/0295-5075/99/65003
  • 发表时间：
    2012-09
  • 期刊：
    EPL
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Fan, Zhengfeng;Zhu, Shaoping;Pei, Wenbing;Ye, Wenhua;Li, Meng;Xu, Xiaowen;Wu, Junfeng;Dai, Zhensheng;Wang, Lifeng
  • 通讯作者：
    Wang, Lifeng
Nonlinear saturation amplitude in the Rayleigh-Taylor instability at arbitrary Atwood numbers with continuous profiles
具有连续分布的任意阿特伍德数下瑞利-泰勒不稳定性的非线性饱和幅度
  • DOI：
    10.1209/0295-5075/90/15001
  • 发表时间：
    2010-04
  • 期刊：
    Europhysics Letters: A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    L.F. Wang;W.H.Ye;Z.F. Fan;Y.Li
  • 通讯作者：
    Y.Li
Density gradient effects in weakly nonlinear ablative Rayleigh-Taylor instability
弱非线性烧蚀瑞利-泰勒不稳定性中的密度梯度效应
  • DOI：
    10.1063/1.3677821
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Physics of Plasmas
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Wang, L. F.;Ye, W. H.;He, X. T.
  • 通讯作者：
    He, X. T.

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其他文献

Ignition conditions relaxation for central hot-spot ignition with an ion-electron non-equilibrium mode
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    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
    Physics of Plasmas
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    贺贤土
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    贺贤土
惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法
  • DOI：
    10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    计算物理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡晓燕;范征锋
  • 通讯作者：
    范征锋

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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