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核武器过时 中国“黑科技”震撼曝光

时间:2016-01-22 21:24:56    来源:中国大运河网    浏览次数:    我来说两句() 字号:TT

某日上午,在四川绵阳中国工程物理研究院(以下简称中物院)流体物理研究所的聚龙一号装置实验主控制厅中,墙上6米长、2米高的大屏幕分区域显示着监控画面和复杂的技术参数。操作台前,一排身穿白褂的科研人员,熟练而准确地操作着电脑,报送着各系统的状态。成果鉴定委员会的10位院士、5位专家目光如炬,紧盯屏幕上每一次数字的跳动。


  “触发!”实验负责人丰树平的一声令下,伴随着低沉的闷响和大地的震动,在与控制厅相隔不远的试验大厅中,数十道紫色的电蛇猛然划破空间,自曲折蜿蜒中迸射出刺目的炽烈光芒——24路强大的电能分别沿12个方向,从五千立方米的空间压缩汇聚于仅数个立方厘米的中心靶区,将100秒内存储的数百万焦耳电能在亿分之一秒内辐射出来,产生能量数十万焦耳、功率数十万亿瓦(瞬时功率相当于数倍的全球电网功率)的软X射线!测试厅的记录仪器准确记录下亿分 之一秒内的相关技术参数和瞬态图像,呈现于示波器和计算机的屏幕上。

  这就是中物院流体物理研究所自主研发的、达世界一流水平的超高功率脉冲强流加速器——聚龙一号(英文简称PTS)装置通过国家级鉴定的场景。成果鉴定委员会认为,聚龙一号建设项目提出了有特色的超高功率多路汇流装置总体设计方案,突破了多路太瓦量级电脉冲的纳秒级精确时间控制、超高功率脉冲的产生和传输与汇聚等关键技术,自主研制成功国内首台多路并联超高功率脉冲装置,在负载上实现了峰值近千万安培、前沿约千万分之一秒的电流输出,技术指标达到国际同类装置先进水平!

  这一台在中国核武器研究进程中具有标志性意义的科学实验装置的建成,使中国成为世界上极少数独立掌握数十万亿瓦级超高功率脉冲加速器设计和建造技术的国家,是中国高功率脉冲技术发展的又一个里程碑!

  伴随着1996年全面禁止核武器试验条约的签署,如何在实验室条件下,创造出接近核武器爆炸产生的极端高温、高压、高密度、强辐射条件,成为新时期核武器研究能否有效开展的关键。

  脉冲功率技术是以电能为基础,通过对能量在时间和空间上进行压缩,并在特定负载上快速释放,获得极高的功率输出的一门实验科学,是在实验室条件下产生极端高温、高压、高密度、强辐射条件的有效手段。

  近几十年来,由于军事应用需求的强烈牵引,高功率脉冲技术成为主要的有核国家研究的焦点,美国投入了大量人力物力,先后建立了一系列超大脉冲功率装置,典型的Z箍缩研究装置有土星装置和ZR装置,俄罗斯也先后建成S-300和Angara-5-1装置。与之相比,中国起步较晚,基础薄弱。

  为适应新时期核武器研究的需要,必须拥有具备足够驱动能力的综合实验平台,以此为基础加强精密物理实验设计、高精度多物理量诊断测试、数值模拟 及理论分析等方面的能力。经过精心论证,上世纪末,中物院启动了大型多路超高功率脉冲装置的相关研究工作,并对已有平台进行技术改造,开始了原理探索及关键技术研究。

  在此基础上,本世纪初,中物院向国家提出了适合中国国情的研究发展计划建议,其中最关键的第一步,就是研制Z箍缩初级试验平台——聚龙一号并开展相应的物理实验研究。

  2004年,国家批复中物院正式启动相关工作,装置的技术指标确定为输出电流八百万至一千万安培,电流脉冲上升时间小于千万分之一秒,功率超过20万亿瓦。这样的装置系统极为复杂,技术难度和风险非常高,国内的技术基础十分薄弱,材料、设计、加工等各方面都面临极大的挑战。

  在聚龙一号装置的总体设计方案中,同步触发方案是其“灵魂”之所在。这是由于电流巨大,聚龙一号装置需由24路超高功率脉冲功率装置并联而成, 每一路能量的释放由一个激光触发开关控制。为保证开关动作的一致性,激光实际出光时间与设定值的误差不能超过两亿分之一秒。如果将从电容器充电开始到最后能量释放完成的时间(约100秒)放大展宽至一千年,那么上述时间误差仅相当于1.5秒,其技术难度可想而知。为了实现这一技术指标,必须设计出完善的激光触发开关同步触发方案。


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