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温稠密Ne、Ar、Kr状态方程、输运性质及等离子体相变

文章来源:科技信息中心编辑室   时间:2017-09-20 访问数:

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    建立基于实验验证的温稠密物质热力学状态方程和输运性质计算模型,提升宽压力-密度-温度区间温稠密物质动态响应特性预测能力,对于天体物理研究和聚变实验工程设计具有重要意义。由于温稠密物质具有部分电离、部分简并和强耦合的复杂特性,人们对这种特殊的物质目前还缺乏足够的认识,实验和理论两方面均面临巨大的挑战。稀有气体元素具有满电子壳层结构,且为单原子组成,其高压特性理论描述与其他物质体系相比相对简单,非常适合作为标准材料用于构建和检验各种温稠密物质状态方程和输运性质理论模型。

1  1~4次压缩温稠密氩(Ar)状态方程研究

 

针对冲击压缩氩产生不透明等离子体状态诊断难题,提出多层复合窗口靶的设计思想,利用冲击波反射技术通过4次压缩气体Ar进入温稠密区,获得了耦合参数为2.1~3.6、简并参数为0.5~2.4、温度为20~30 kK、压力为20~150 GPa、密度为1.9~5.3 g/cm3宽区域温稠密Ar的状态方程数据,研究成果得到了国际同行的高度评价,实验数据检验了我们所建立的流体自洽变分模型(SFVT)在温稠密物质区的适用性,结果也被他人引用检验其第一性原理计算。

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2  稀有气体Ar、氖(Ne)、氪(Kr)输运性质理论研究

针对多电子稀有气体元素在高温高压下存在多级电离化学反应,基于实验验证的自洽流体变分状态方程模型,结合线性响应理论(LRT),发展建立了能够同时计算稀有气体元素温密区状态方程和输运性质物理模型(SFVT+LRT),实现了ArNeKr等离子体状态方程、电导率、热导率及热功率等输运性质的预测。

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3  稀有气体等离子体相变及金属化认识

等离子体相变及金属化是高压物理研究的热门话题之一。通过模拟计算发现了KrNe的等离子体相变,并与热力学不稳定性区域存在联系。同时,理论发现了Ar等离子体从绝缘体到金属的相转变,并确定了其相边界,为进一步开展温稠密物质状态方程和输运性质联合实验研究奠定了理论基础。

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