惯性约束聚变镜架设计：参数反演与振动分析

本文主要探讨了惯性约束聚变（ICF）驱动器中的关键组件——编组站镜架的设计与优化过程。ICF驱动器作为一个庞大的光学系统，对内部光学元件及其支撑镜架的稳定性有极高的要求，特别是镜面扰动必须控制在0.46微弧度以下，以确保聚变反应的精确进行。为了满足这一严格的稳定性设计，研究者采用了虚拟激励法和随机振动理论。 首先，通过虚拟激励法，他们对装置内的编组站镜架结构设计参数进行了反演分析。这种方法通过模拟实际环境中可能遇到的各种振动情况，来反向推导出镜架的最佳结构参数，以保证其在各种负载条件下的固有频率至少达到14.88赫兹，以避免共振带来的不稳定问题。 接着，作者利用数字式地震仪对镜架安装平台的实际环境随机振动载荷进行了实地测试，并将测试结果作为有限元分析的输入。有限元分析软件被用来模拟镜架在这些载荷下的响应，以验证设计的镜架是否能够在实际工况下保持稳定。最终的计算结果显示，设计的镜架在环境振动载荷的作用下，镜面扰动保持在0.2微弧度以内，完全符合稳定性设计的要求。 这个研究的结果表明，通过基于稳定性设计要求的反演方法确定镜架结构参数是切实可行的，能够有效保证ICF驱动器的光学性能和设备稳定性。这对于优化整个系统的工程设计具有重要意义，确保了惯性约束聚变实验的精确性和可靠性。本文的关键知识点包括光学设计、编组站镜架的结构优化、虚拟激励技术的应用、设计计算以及有限元分析在振动响应评估中的作用。