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《四川大学》 2007年
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惯性约束聚变中的快中子半影成像研究

刘东剑  
【摘要】: 在解决能源危机和国防方面的重要作用,使得惯性约束聚变受到各国的普遍重视。惯性约束聚变实验中,驱动源驱动聚变靶丸内爆,内爆过程中燃料的流体力学不稳定性和冷热燃料的混合有可能导致靶丸点火失败,这些问题都和驱动源的不均匀性密切相关。驱动源对靶丸的压缩情况将最终反映到靶丸热核反应区的形状上,因而可以通过热核反应区的形状来研究驱动源对称性对靶丸内爆过程的影响。作为热核反应产物的快中子直接从热核反应区发出,由于它们不带电、射程长,出射过程中基本不受干扰,人们可以利用它们对反应区直接成像,从而观察靶丸内爆的原始情况,研究内爆成败的起因。 通过中子成像技术可以对靶丸内爆过程中的热核反应区进行成像。中子产额较低时,中子成像技术宜采用中子半影成像方式。为配合我国神光-Ⅲ重点工程的建设,中子半影成像作为将来神光-Ⅲ打靶试验的一项重要诊断手段,一些前期准备工作有待完成,本论文工作正是基于这个目的开展的。中子半影成像技术包括两方面工作内容:装置搭建和反演程序编写。反演程序方面,目前普遍采用线性反演方法(如维纳滤波反演方法);但该方法对成像过程进行的线性近似,往往会引起反演结果的严重畸变。最近,通过引入虚原子和虚团簇的概念,分子动力学方法被用到放射调强治疗计划优化上,得到了很好的结果。而中子半影成像反演实质上是一个非线性优化问题,同样通过引入虚原子、虚团簇的概念,可以将分子动力学方法运用到中子半影成像反演上来,我们成功地完成了中子半影成像分子动力学方法反演程序的编写,并通过该方法对不同噪声水平的模拟中子半影像进行了反演,很快地得到了合适的物理解。采用该方法本论文得到了20微米空间分辨率的中子源像,并配合蒙特卡洛方法对实验装置进行了一些讨论。 本论文重点介绍介绍分子动力学方法在中子半影成像反演方面的运用,第一章主要介绍该论文的研究背景,第二章介绍中子半影成像的原理,第三、四章通过比较维纳滤波反演方法和分子动力学方法,重点介绍分子动力学方法在反演中子半影像方面的一些优势;并通过该方法对装置进行了一些讨论,还讨论了指向精度和中子产额对装置半影像反演结果的影响。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TL613

【引证文献】
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