岩石破碎技术在矿产开采、油气钻井、地质勘查、石材加工、隧道掘进以及市政、桥涵等基础工程领域有着十分广泛的应用,是国民经济的重要组成部分。随着脉冲功率技术的发展,其应用已渐渐从军事领域扩展到民用工业等领域,现已在医疗、环保、爆破等方面有着广泛应用。脉冲放电碎岩法作为一种新型的碎岩方法,相比于传统碎岩方法,具有碎岩效率高、碎岩功率低、碎岩能耗小、无环境污染等优点,在岩石破碎工程中有着广阔的应用前景。随着脉冲功率技术以及脉冲放电碎岩技术的日益成熟,越来越多的学者和研究人员对高压脉冲碎岩装置进行了研究和研制。若要将脉冲碎岩装置进行大规模的工程应用,须提高其寿命,因此开展长寿命脉冲碎岩装置的研制显得尤为重要。本文通过了解岩石的破碎机理和岩石破碎工程的发展现状,分析脉冲放电碎岩的基本原理,表明了岩石的破碎是由脉冲放电和液电效应共同造成的,描述了水中两电极脉冲放电碎岩过程,提出碎岩所需的脉冲的基本要求:足够高的电压、足够快的上升沿和足够大的能量。针对成型棒形石料的破碎,本文研制了输出脉冲电压上升沿小于500ns,幅值200k V左右,单次脉冲能量1000J左右,放电频率1-5Hz的Marx发生器储能的脉冲放电碎岩装置。为实现脉冲碎岩装置的实用化,本文设计了一种长寿命脉冲电容器及长寿命气体开关,并提出一种紧凑型放电回路。脉冲电容器作为碎岩装置中的重要储能器件,其基本要求为使用寿命长,固有电感小,储能密度高。由于聚丙烯膜有较高的击穿场强和较低的介质损耗,因此本文选取全膜介质油浸式形式作为脉冲电容器的介质结构,有利于减小电容器的体积。本文设计了一个容量为90nF,内感小于40nH的电容器,通过试验验证了其内感符合预期标准。通过对其进行寿命实验,解剖归纳了电容器的破坏模式,并通过ANSYS仿真计算,对电容器的损毁机理进行了分析,优化了电容器结构,将其寿命增加到充放电106次以上。气体开关具有工作电压高、放电电流大、脉冲前沿短、内感小、导通电阻小等优势,但其主要缺点是寿命不是很长,重复频率能力较差。本文设计了一种长寿命三电极气体开关作为碎岩装置的放电开关,通过ANSYS仿真计算及寿命实验,设计并优化了其结构,使其在±40k V,20k A电流峰值的工作条件下,理想预期寿命可达106次,并设计了触发电路,可以稳定触发导通Marx发生器的第一级开关。本文提出一种电容器组并联经脉冲变压器放电回路,可以有效紧凑装置的结构,减小装置的体积。介绍了放电回路中的脉冲变压器和陡化开关,并搭建了实验电路平台。通过碎岩实验分析,Marx发生器储能的脉冲放电碎岩装置和电容器组并联放电回路均具有良好的碎岩效果。