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激光聚变核诊断与超高速读出电子学

11 Aug 2026, 09:05
15m
太室宴会厅

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口头报告 电子学 electronics session 1

Speaker

常青 封 (University of Science and Technology of China)

Description

激光驱动惯性约束聚变(ICF),也称激光聚变,是可控核聚变的主要技术路线之一,除了用于探索未来能源,同时也是研究物质极端状态的理想场所,对基础物理研究、国防科研也具有无可替代的价值。无论是为了实验的成功实施,还是为了事后对实验失败原因进行总结分析,都必须对反应核心(靶心)进行精密监测,即需要发展能够精密记录极端时空尺度下的内爆物理演化,定量判读热斑形貌对称性、核反应源分布及燃料约束质量的靶心诊断技术。中子和γ射线作为聚变反应的主要产物,携带了来自靶心和实验装置的关键物理信息,使核诊断成为聚变诊断不可替代的手段。ICF相当于是在实验室环境中复现了原本只存在于氢弹与恒星核心的极高能量密度的物理过程。在点火成功的前提下,通过氘氚反应,在百皮秒级的时间尺度和百微米级的空间尺度内就能产生高达10^19量级的中子,并释放出数MJ(甚至更高)的能量。其核诊断系统不仅需要超快时间响应、超高空间分辨的粒子探测器,对电子学的响应速度和精度也提出了极高的要求,同时还需要满足高集成度和抗辐照等工程要求。当前,ICF核诊断迫切需要从“看得见”变成“看得准、看得细”,相应地,核电子学亟需在超快采样、高集成度、高可靠性等方面取得突破,才能为国内的ICF走向高增益(点火成功,乃至高功率输出)和工程化(聚变能源应用)提供有效支撑。本报告将概述ICF实验中的中子、γ(硬X)射线等核信号的特点,并介绍其核诊断系统的目标、工作原理及发展现状。并重点讨论ICF中子诊断对读出电子学的严苛需求,包括中子飞行时间诊断对超高速、大量程、高精度波形数字化电子学的需求,中子成像诊断对多通道(高集成度)快脉冲信号采集处理,以及多视线测量所需的广域空间中的高精度时间同步需求。也将介绍报告人近期在ICF实验热斑定向运动速度测量的中子伽马复合场诊断方面的高速电子学初步研究进展,以及未来在ICF核诊断电子学方面的工作设想。

Primary authors

常青 封 (University of Science and Technology of China) 树彬 刘 (University of Science and Technology of China)

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