中國脈沖功率技術(shù)研究的先驅(qū)、老一輩科學(xué)家王淦昌院士曾經(jīng)指出：“高功率脈沖技術(shù)是當(dāng)代高科技的主要基礎(chǔ)學(xué)科之一。”采用超高功率脈沖裝置驅(qū)動(dòng)柱形金屬絲陣負(fù)載，使其氣化并向軸心箍縮(即Z箍縮)，能產(chǎn)生極強(qiáng)的X射線輻射，可以用來研究核武器中的輻射輸運(yùn)和聚變點(diǎn)火等問題，同時(shí)在慣性約束聚變、輻射效應(yīng)、天體物理等前沿科學(xué)研究領(lǐng)域也具有非常重要的價(jià)值。

　　近幾十年來，由于軍事應(yīng)用需求的強(qiáng)烈牽引，高功率脈沖技術(shù)成為主要的有核國家研究的焦點(diǎn)，美國投入了大量人力物力，先后建立了一系列超大脈沖功率裝置，典型的Z箍縮研究裝置有土星裝置和ZR裝置，俄羅斯也先后建成S-300和Angara-5-1裝置。與之相比，中國起步較晚，基礎(chǔ)薄弱。

　　聚龍一號超高功率脈沖強(qiáng)流加速器

　　為適應(yīng)新時(shí)期核武器研究的需要，必須擁有具備足夠驅(qū)動(dòng)能力的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以此為基礎(chǔ)加強(qiáng)精密物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、高精度多物理量診斷測試、數(shù)值模擬 及理論分析等方面的能力。經(jīng)過精心論證，上世紀(jì)末，中物院啟動(dòng)了大型多路超高功率脈沖裝置的相關(guān)研究工作，并對已有平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)改造，開始了原理探索及關(guān)鍵技術(shù)研究。

　　在此基礎(chǔ)上，本世紀(jì)初，中物院向國家提出了適合中國國情的研究發(fā)展計(jì)劃建議，其中最關(guān)鍵的第一步，就是研制Z箍縮初級試驗(yàn)平臺(tái)——聚龍一號并開展相應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)研究。

　　聚龍一號實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模型

　　2004年，國家批復(fù)中物院正式啟動(dòng)相關(guān)工作，裝置的技術(shù)指標(biāo)確定為輸出電流八百萬至一千萬安培，電流脈沖上升時(shí)間小于千萬分之一秒，功率超過20萬億瓦。這樣的裝置系統(tǒng)極為復(fù)雜，技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)非常高，國內(nèi)的技術(shù)基礎(chǔ)十分薄弱，材料、設(shè)計(jì)、加工等各方面都面臨極大的挑戰(zhàn)。

　　在聚龍一號裝置的總體設(shè)計(jì)方案中，同步觸發(fā)方案是其“靈魂”之所在。這是由于電流巨大，聚龍一號裝置需由24路超高功率脈沖功率裝置并聯(lián)而成， 每一路能量的釋放由一個(gè)激光觸發(fā)開關(guān)控制。為保證開關(guān)動(dòng)作的一致性，激光實(shí)際出光時(shí)間與設(shè)定值的誤差不能超過兩億分之一秒。如果將從電容器充電開始到最后能量釋放完成的時(shí)間(約100秒)放大展寬至一千年，那么上述時(shí)間誤差僅相當(dāng)于1.5秒，其技術(shù)難度可想而知。為了實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)指標(biāo)，必須設(shè)計(jì)出完善的激光觸發(fā)開關(guān)同步觸發(fā)方案。