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基于HIAF装置的高能量密度物理研究

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【摘要】:高能量密度物理的研究对象是能量密度超过1011J/m3或压强超过100 GPa极端状态的物质,这种物质广泛存在于恒星和大质量行星内部,同时也短暂存在于核弹爆炸和惯性约束聚变等高功率加载过程中.高能量密度物理研究是科技强国在国防安全、天体物理及聚变科学技术等重大领域竞相追逐的前沿热点,也是国内外大型高功率激光装置、Z箍缩装置以及重离子加速装置的重要科学目标.本文将主要介绍基于强流重离子加速器装置(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility, HIAF)的高能量密度物理研究. HIAF装置将可以提供极高功率的强流重离子束,单脉冲能量和功率将分别达到100 kJ和TW量级.如此高功率的离子束直接加热金、铅等固体材料,可以产生密度接近原固体密度、温度约10 eV、空间尺度mm–cm量级的状态均匀的高能量密度物质(能量密度达到1013J/m3量级),为实验室研究高能量密度物质的产生、物态性质及其演化规律提供先进的研究平台.基于HIAF的高能量密度物理研究主要包括:(1)强流离子束驱动高能量密度物质的产生及其发展规律;(2)离子束在稠密物质或等离子体中的能量沉积与输运性质;(3)离子束驱动高能量密度物质关键诊断技术.本文还将重点介绍上述三个关键科学技术问题的研究现状和进展.

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