爱华网中国公开聚龙一号：新时期核武器研制标志性装置
来源：中国科学报
http://news.ifeng.com/a/20141017/42229009_0.shtml
聚龙一号装置放电瞬间
聚龙一号装置研制纪实：为新时期核武器研究再立新功2013年10月10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。
决策
直面挑战迎难而上
中物院创建于1958年，是以发展国防尖端科学技术为主的理论、实验、设计、生产的综合体，是我国唯一从事核武器研制生产的综合性研究院。流体物理研究所是中物院下属的第一研究所，主要从事核武器研制、高新技术武器研制、军民两用技术开发及成果转化等工作。
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。
聚龙一号装置实景图
当时，美国Z装置是采用一台能量很大的激光器，分为36路激光去触发36个开关。如果直接借鉴美国的经验，技术风险会降低很多，但是该方案对激光器能量要求高、光路极其复杂、稳定性不高。王勐（右一）和科研人员在检测设备
2005年，项目负责人邓建军研究员、脉冲功率研究室主任谢卫平研究员带领团队结合装置研制特点，原创性地提出了采用12台激光器、每台激光器触发两个开关的技术路线，这样既能保证开关触发的同步性，触发光路也极为简化，原理上具有非常优越的性能；同时具备维护和运行效率高的特点。
由于国际上毫无先例，当时这方案甫一提出，受到了国内部分相关专家的质疑。在激光触发方案专题论证咨询会上，国内从事激光器研究的权威专家认为，国内尚无满足要求的激光器，而且按照这种激光器的常规的控制方式和水平，出光时间要达到所需的精度几乎是不现实的。
成就
汇聚能量绽放异彩
凝众人之智，聚集体之力，终于换来了龙腾九霄！2012年3月，聚龙一号装置整机安装工作全部结束。直径约33米、高度近7米的聚龙一号装置傲然矗立。它由储能系统、脉冲形成与传输系统、电流汇聚系统、物理负载系统和辅助系统等组成，包含了1440台脉冲电容器、720个场畸变开关、24台激光触发气体开关、12台高性能激光器。
2013年6月，由国内加速器、脉冲功率技术和等离子体物理专家组成的测试组，对聚龙一号装置相关技术指标进行现场测试。测试结果表明，在驱动箔套筒负载条件下，装置输出了近千万安培峰值电流；在钨丝阵Z箍缩负载条件下，装置输出了九百万安培峰值电流，X射线辐射产额达590千焦耳，X射线峰值辐射功率达到47万亿瓦。装置输出电流的水平处于国际同类装置的先进水平！
安装于聚龙一号装置靶区的单层钨丝阵负载
左1~3：单层钨丝阵等离子体三个内爆时刻的X射线分幅图像
右1：典型钨丝阵加载负载电流（黑）和X射线功率波形（红）
神兵在手，且看我剑指苍穹！邓建军、谢卫平等针对聚龙一号的性能特点，配合当前的研究重点内容，对测试实验和物理实验进行了统筹策划。通过以聚龙一号这一大型多路并联的超高功率脉冲强流装置为加载平台，在长脉冲和短脉冲两种工作模式下，驱动不同类型的物理负载，产生超高压、超高温、强辐射、强磁场等极端物理环境，进一步深入开展强X射线辐射源相关物理研究、脉冲功率驱动的聚变科学与技术研究、重大基础前沿科学研究及探索。在所开展的七百万至九百万安培电流驱动水平下的丝阵等离子体内爆物理实验中，科研人员在国内首次获得了功率大于50万亿瓦、能量大于500千焦的X光辐射，以及清晰的丝阵内爆图像。在五百万至七百万安培长脉冲电流驱动下的磁驱动准等熵压缩物理实验研究中，超高速飞片发射达到的峰值速度约每秒11.5公里，获得了达到120万大气压的峰值磁压力，这是目前国内脉冲功率技术领域所能获取准等熵压力的最高值。此外还开展了多路超高功率脉冲装置分时放电技术、高功率密度能量传输与汇聚等高功率脉冲技术的实验研究。截至2014年6月，经过共计120余次实验的历练，不仅充分证明了聚龙一号装置能够产生瞬间功率高达数十万亿瓦、温度数百万度的X射线辐射，也可以产生高达数百万大气压的加载压力，同时利用该装置取得了一批达到国际先进水平的Z箍缩物理实验结果。
2013年10月10日，聚龙一号顺利通过了国家级鉴定。这一项目的建设，为该技术领域新概念和长远发展方向探索奠定了重要基础，成为我国高功率脉冲技术发展的又一个里程碑！
突破
凝智聚力自主创新
聚龙一号装置庞大繁杂而又极为精密，各个部分环环相扣、丝丝相关，需攻克的单元技术难关高达数十项之多，其中有多项技术是世界级难题。
聚龙装置的每一个分系统，都是其发挥强大作用所必不可少的组成部分。科研人员们历经次次挫折与成功，倾洒无数心血与汗水，他们的智慧之光在一项项创新性成就中闪烁：6项独创性技术达到了国际先进水平；获得了多项部委级科技进步奖，50余篇论文在国内外发表。（姜洋邹文康）
