摘要：惯性约束聚变的设计要求在靶丸内形成均匀光滑的氘氚冰层,靶丸周围的热环境对冰层的质量特别是低阶粗糙度有很大的影响.本文对自主研发的黑腔冷冻靶实验装置中的热物理问题展开了数值模拟,重点考察了黑腔冷冻靶的传热和流体力学特性.通过参数分析得到了自然对流对靶丸温度均匀性产生影响的临界条件.比较了黑腔不同布置朝向时的流场和温度分布,结果显示黑腔水平布置时自然对流更加强烈,造成的靶丸温度不均匀性也更大.在此基础上,讨论了消除自然对流影响的可能性,结果发现仅当黑腔垂直布置时利用黑腔分区方法能够消除对流效应对靶丸温度不均匀性的影响而黑腔水平布置时不能消除.研究结论对于实验中冷冻靶结构的设计、改进和实验的开展等具有指导意义.

摘要：根据TCAP氢同位素分离原理及系统小型化要求,设计了一套小型氢同位素分离装置。采用分离柱外室中螺旋型电阻加热器对Pd/K分离柱进行加热,利用低温恒温槽中的低温无水乙醇在外室中循环冷却分离柱。采用西门子PLC模块,根据程序设定对TCAP分离过程进行自动控制。在参数优化的条件下,研究了全回流及生产模式下的分离效率。研究发现,设计的小型氢同位素分离系统实现了稳定的分离柱加热-冷却循环,循环时间为0.25h。在生产模式下,由氘纯度为80%的原料气可分离出氘纯度99.5%产品气,生产效率可达8.7mL/h。低氘含量H-D混合气(D%=20%)同样能实现明显的氘浓缩效果(产品气D含量达99.0%)。