Là một thiết bị quan trọng trong nghiên cứu tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát, chức năng cốt lõi của mô phỏng ánh sáng mặt trời nằm trong việc tái tạo các đặc tính bức xạ mặt trời, cung cấp môi trường ánh sáng tiêu chuẩn hóa, có thể lặp lại cho các thí nghiệm. Kiến trúc kỹ thuật và các chỉ số hiệu suất của nó trực tiếp xác định độ chính xác và độ tin cậy của thử nghiệm thiết bị nhiệt hạch hạt nhân.
I. Thành phần cốt lõi: sức mạnh tổng hợp chính xác của hệ thống quang học
Mô phỏng ánh sáng mặt trời gồm 3 mô - đun lớn là nguồn ánh sáng, hệ thống tập trung, hệ thống chuẩn trực và đồng chí. Sử dụng đèn xenon làm nguồn sáng cốt lõi, sự phân bố phổ của nó trùng khớp cao với ánh sáng mặt trời tự nhiên, bao gồm ánh sáng nhìn thấy đến dải hồng ngoại gần. Hệ thống ánh sáng tập trung sử dụng gương ellipsoid, định vị chính xác nguồn sáng điểm xenon ở tiêu điểm đầu tiên, định hướng năng lượng ánh sáng hội tụ vào tiêu điểm thứ hai thông qua luật phản xạ quang học để đạt được bộ sưu tập năng lượng ánh sáng hiệu quả. Hệ thống đồng nhất hóa phân chia trường ánh sáng thông qua mảng thấu kính (ống kính kép), loại bỏ vấn đề "điểm nóng" trung tâm và làm cho điểm đồng nhất trong vòng ± 2%. Hệ thống chuẩn trực thì sử dụng thấu kính chuẩn trực để chuyển đổi ánh sáng phân tán thành ánh sáng song song, mô phỏng đặc tính tới song song của ánh sáng mặt trời.
II. Nguyên tắc làm việc: đột phá ba lần trong điều khiển năng lượng ánh sáng
Nguyên tắc của nó có thể được chia thành ba bước "hội tụ năng lượng ánh sáng - đồng nhất hóa - chuẩn trực hóa": ánh sáng cường độ cao phát ra từ đèn xenon sau khi phản xạ qua gương ellipsoid, tạo thành một đốm bức xạ cao ở tiêu điểm thứ hai; Mảng ống kính chia điểm thành hàng trăm điểm phụ, đồng nhất hóa thông qua hiệu ứng chồng chất; Ống kính chuẩn trực nén thêm góc phân tán của chùm ánh sáng, cuối cùng tạo ra ánh sáng mặt trời mô phỏng với độ chiếu xạ cao (lên đến 1000W/m²), độ đồng nhất cao, độ phù hợp phổ cao trên bề mặt thử nghiệm mục tiêu.
III. Hiệu suất ba yếu tố: tối ưu hóa hợp tác của quang phổ, tính đồng nhất và ổn định
Độ phù hợp phổ: cần tuân thủ tiêu chuẩn IEC60904-9, chia dải 400-1100nm thành sáu phạm vi, tỷ lệ chiếu xạ của mỗi phạm vi và độ lệch phổ tiêu chuẩn AM1.5G được kiểm soát trong vòng ± 25% (tiêu chuẩn), đảm bảo dữ liệu thí nghiệm phù hợp cao với môi trường thực tế.
Tính đồng nhất điểm: thông qua thiết kế phối hợp của mảng thấu kính và thấu kính chuẩn trực, loại bỏ sự khác biệt về độ chiếu xạ giữa trung tâm và cạnh, tính đồng nhất trong vòng ± 2%, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của mô-đun quang điện, lão hóa vật liệu và các thí nghiệm khác về tính nhất quán của trường ánh sáng.
Độ ổn định lâu dài: Sử dụng đèn xenon có độ ổn định cao và công nghệ hiệu chuẩn động để đảm bảo độ bức xạ dao động<± 1%/h, giảm lỗi thí nghiệm do suy giảm nguồn sáng hoặc nhiễu môi trường. Ví dụ, một mô hình mô phỏng vẫn có thể duy trì các chỉ số về độ phù hợp phổ và tính đồng nhất ± 2% sau 1000 giờ hoạt động liên tục.
Môi trường ánh sáng tiêu chuẩn hóa được cung cấp cho nghiên cứu nhiệt hạch hạt nhân có thể kiểm soát thông qua sự phối hợp chính xác của hệ thống quang học và sự tối ưu hóa phối hợp của ba yếu tố hiệu suất, mô phỏng ánh sáng mặt trời trở thành sự hỗ trợ kỹ thuật quan trọng để thúc đẩy "mặt trời nhân tạo" từ một thiết bị thí nghiệm đến một nhà máy điện thương mại.