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《聚苯乙烯塑料微球高压充氢工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第36卷第4/5期原子能科学技术Vol.36,No.4/52002年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJuly2002聚苯乙烯塑料微球高压充氢工艺研究王朝阳,李 波,张占文,唐永建,师 韬(中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳 621900)摘要:概要介绍了微球高压充氢原理及聚苯乙烯塑料微球高压充氢系统。该系统充入压力高达1×810Pa,并利用调节液氦流速来控制系统温度。利用该系统,实验研究了高压氢气在低温下的相变行为及球壳材料的低温形变。关键词:惯性约束聚变;聚
2、苯乙烯微球;高压;充气中图分类号:O632123文献标识码:A文章编号:100026931(2002)04/0520357204StudyonTechnologyofPolystyreneMicrospheresFillingHighPressureHydrogenWANGChao2yang,LIBo,ZHANGZhan2wen,TANGYong2jian,SHITao(ResearchCenterofLaserFusion,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,P.O.Box
3、9192987,Mianyang621900,China)Abstract:Thepaperdescribestheprincipleofhigh2pressuregasfillingandstructureofthesystemforpolystyrenemicrosphereshigh2pressurehydrogenfilling.Thepressureisupto81×10Pa.Thetemperatureofthesystemalsocanreachaslowas4.2K.Theexperime
4、ntsaimatthebehaviorsofhigh2pressurehydrogenandpolystyrenemicrospheresatcryogenictemperature.Keywords:inertialconfinementfusion;polystyrenemicrospheres;highpressure;gasfilling 在惯性约束聚变(ICF)实验研究中,通常He、Ne以外的诊断气体(如Ar、Kr、Xe),由于采用中子活化法测量中子强度或诊断DT反应玻璃的渗透系数太小,渗透法
5、充气技术难以达的X射线谱来观测靶球的压缩密度,因此,靶到实验要求,必须采用其他充气工艺,如注入法[3]球内除氘氚(DT)燃料气体外,还需充入诊断气充气技术(drill2fill2plug)和玻璃微球制球炉体,如惰性气体氦、氖、氩、氪、氙和卤素气体氯、内充气工艺(dropovenfilling)以及毛细管充[1,2][4](gas2fillingcapillary)等。溴及小分子有机气体C3H8、CH4、CO2等。气对于不同气体或不同靶丸的充气,都需有相应典型的多层塑料微球结构包括:1)机械强的充气工艺相匹
6、配。低原子序数的小分子气体度及抗辐射性能良好的聚苯乙烯(PS)内层;可以用渗透法直接向玻璃球内充气,但对于2)阻氢性能良好的聚乙烯醇(PVA)中间层;3)收稿日期:2001208225;修回日期:2001212225基金项目:国家“863”计划资助项目(8632416237)作者简介:王朝阳(1970—),男,四川宣汉人,助理研究员,惯性约束聚变靶丸充气及相关研究专业358原子能科学技术 第36卷CH烧蚀层。由于聚合物的分子间距相对较大,因此,采用渗透法可以实现多层塑料微球充氢。1 高压充气原理聚合物及
7、玻璃微球的超高压充气可用一些特殊的工艺来实现,其原理是根据气体定律,通过改变温度或容积来提高充气室的压力,从而实现在特殊配方的玻璃靶丸内的超高压充气。利用塑料微球高压充气系统,通过控制液氦的沉积来改变塑料微球的温度,以引起气体物质的相变,从而研究固态气体的晶体结构以及纯气体或混合气体由固体变为非晶结构的高速变化特征,还可以研究微球壳层材料在室温和低温下的特性,如破裂强度、失去稳定性的极限压力及气体的渗透率等。图1 低温下氢气密度随压力的变化曲线研究高压充气工艺须先了解与充气相关的Fig.1Hydrogen
8、densityversuspressure气体性质。低温下,H2密度随压力的变化示于atcryogenictemperature5图1。可以看出,在临界温度以下获得液态或Ⅰ———10Pa,2014K液态氢气密度;5固态氢有两种方式:保持恒定压力,降低温度;Ⅱ———10Pa,14K固态氢密度1———35K;2———50K;3———75K;保持恒定温度,增大压力。H2压力从1×4———100K;5———412K5810Pa上升到1
