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1、关于脉冲功率技术的调查1脉冲功率发展史1.1国际发展情况近几年由于在离子加速器、核聚变、微波装置、激光（特别是大功率放电激光）、电磁脉冲、闪光辐射照相、瞬时辐射效应等行业的广泛应用，脉冲功率技术得到广泛应用，从而迅速发展成为一门新兴技术。然而人们对脉冲放电特性的研究却有着几十年的历史，最初开始于天然雷电特性研究,以及它对输电线路、建筑物危害及其防护措施。当时这种放电仅限于毫秒级和微秒级。20世纪40-50年代,阿尔芬等人提出了强流相对性电子束的概念。但是,一方面由于当时客观要求并不迫切；另一方面,这样快的脉冲放电,无论在产生技术上,或者在测量技术上都
2、存在着一定的困难。因此,其后十多年,这种技术发展并不迅速。直到六十年代初期,英国原子能武器研究中心的J.C.马丁所领导的闪光X射线机研究小组，应用脉冲功率技术获得强流相对性电子束产生高强度的X射线。他们成功的将二战期间雷达上所采用的布鲁姆莱茵传输线技术应用于闪光X射线照相研究，使得闪光X射线机的能量和强度都有极大的提高，从而开拓了称之为脉冲功率加速器的研究领域,使毫微秒级脉冲功率技术往前推进了一步。70年代后期，由于粒子束约束聚变方案的提出，高功率粒子束向更高功率水平发展。例如1980年建成的PBFA-I（功率30TW）。80年代中期。因传输线型脉冲
3、功率装置中高压受到绝缘能力的限制，基于多间隙加速原理的感应直线电子束加速器得到发展。1986年建成的PBFA-II装置，其峰值电压为12MV、电流8.4MA、脉宽40ns，其二极管束能为4.3MJ，脉冲功率1014W，它是世界上第一个功率闯过100TW大关的脉冲功率装置。1983年新球大战计划兴起，由于他的推动，礼佛摩尔实验室建造的ETA和ATA两台直线感应电子加速器很快被改装成激光研究装置。1995年以后，美国圣地亚实验室的Z-箍缩研究取得了历史性的重大突破，从等离子体辐射源产生的软X射线前景喜人，又一次给脉冲功率技术的发展注入新的活力。进入新世纪
4、后，脉冲功率技术正朝着100TW的超高功率水平前进。1.2国内发展情况我国的高功率脉冲技术研究从20世纪60年代开始。现已建成各种大型脉冲功率装置，并形成了一支强大的脉冲功率科学队伍，还设立了脉冲功率技术学科。2脉冲功率研究内容及特点脉冲功率技术研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量,并将大能量和大功率有效地传输到负载上。由初始储能技术（电容器储能、电感器储能、超导储能、机械储能、化学储能、核能等）产生所需的初级脉冲波形（毫秒到微秒量级），然后再利用脉冲成形和开关技术，在在时间尺度上通过对能量的脉冲进行压缩、整形，实现输出脉冲峰值功率的放大，并输
5、出到负载，为高科技装置和新概念武器提供强电脉冲功率源。脉冲功率的实质是将脉冲能量在时间尺度上进行压缩，以获得在极短时间内（20-100ns）的高峰值功率输出。不断提高的能量、功率上升时间和平顶度、重复率、稳定性和寿命的要求,给脉冲功率技术提出了一系列的科学技术问题,诸如：能量的储存,能量和功率的传输,脉冲的形成和压缩,开关技术,绝缘特性,磁绝缘传输线,二极管和有关诊断技术等。由于军事、科学实验和工业上的需要,脉冲功率技术已经发展到相当高的水平。脉冲功率技术主要由脉冲系统的储能及脉冲发生技术，脉冲压缩及成形技术统，开关技术，脉冲功率的负载，脉冲功率的应
6、用技术，脉冲功率测量技术，脉冲高电压，大电流的测量技术等。脉冲的产生要经历初始能源，中间能源，脉冲压缩等过程，具体能流如下图：脉冲功率系统的运行有如下特点：(1)脉冲压缩是一个瞬态快速过程，而不是稳态过程。脉冲功率电路大都可归结为集中参数或分布参数电路过程来分析。(2)产生高电压和大电流，装置的设计和布局、绝缘与开关特性，都特殊考虑和设计。(3)极高的瞬时峰值功率。例如Aurora装置，脉冲功率为当时世界发电总量的10倍，但其总的能量不过相当于几个手榴弹。3关于超导储能的脉冲放电系统介绍脉冲功率技术的核心问题是研究高储能密度和高功率密度的脉冲功率储能
7、系统,而且要求脉冲放电波形可控性好，脉冲重复性好,同时要求系统结构简单。因此提高储能密度和重复频率,使装置轻量化、小型化和实用化是其未来发展的方向。电容储能通过闭合开关把能量送到负载上,而电感储能是通过断路开关把能量送到负载上。电容储能充放电时间短,但其储能密度低,有漏电,不适合长期储能。相对电容储能而言,电感储能有储能密度高、传输功率大、体积小成本低的优点。电感储能是用线圈储存能量的,用普通导体绕制的线圈,由于有电阻损耗,电流会迅速衰减,储存的能量很快就会耗尽。相对而言，超导储能系统具有更大储能密度,而且由于超导电阻为零,可大大降低输入级的输入功率
8、,功率密度大;更重要的是,超导储能容易控制,可对脉冲放电波形进行控制。由于超导线材的通电密度远大于铜等常用导
