托卡馬克邊界雜質(zhì)輸運(yùn)相關(guān)研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-16 20:52
托卡馬克邊界雜質(zhì)輸運(yùn)的研究對(duì)于控制雜質(zhì)的產(chǎn)生以及其在等離子體芯部的聚集、緩解等離子體與材料相互作用以延長(zhǎng)面向等離子體材料的壽命等領(lǐng)域中具有重要意義。邊界雜質(zhì)輸運(yùn)的研究途徑主要有實(shí)驗(yàn)及模擬兩種。前者具有診斷空間及信息量有限、分辨率不夠高、存在系統(tǒng)誤差、診斷成本較高等缺點(diǎn),因此難以系統(tǒng)描述邊界整體過(guò)程及其特性。模擬研究可克服上述缺點(diǎn),是實(shí)驗(yàn)研究的有力補(bǔ)充,可將分散的實(shí)驗(yàn)信息相互聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)各診斷信息的解釋及診斷信息之間的比較分析,以研究邊界雜質(zhì)輸運(yùn)的整體特性。同時(shí),模擬等離子體邊界雜質(zhì)輸運(yùn)特性,是評(píng)估偏濾器性能,指導(dǎo)偏濾器設(shè)計(jì)和優(yōu)化的重要手段之一。本文首先簡(jiǎn)單介紹了聚變以及雜質(zhì)輸運(yùn)在聚變研究中的意義,其后概述了邊界雜質(zhì)輸運(yùn)基本物理,包括偏濾器及刮削層介紹,邊界等離子體兩點(diǎn)模型、雜質(zhì)的產(chǎn)生和輸運(yùn)機(jī)制,雜質(zhì)輸運(yùn)的實(shí)驗(yàn)與模擬研究現(xiàn)狀。其后介紹了本文主要模擬程序:OEDGE（Osm-Eirene-Divimp）邊界集合程序,耦合了三個(gè)子程序:洋蔥皮等離子體輸運(yùn)模型（OSM）,蒙特卡洛中性粒子程序EIRENE和蒙特卡洛雜質(zhì)粒子輸運(yùn)程序DIVIMP,其具有模型簡(jiǎn)單、貼近實(shí)驗(yàn),計(jì)算時(shí)間短、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。...
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：106 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１氖氣（Ｄ－Ｔ）反應(yīng)示意圖??１??
圖１．２典型托卡馬克裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，輔助加熱部分未畫出。??托卡馬克裝置一般包括環(huán)形真空室、中心螺線管歐姆線圈、環(huán)向場(chǎng)和極向場(chǎng)??線圈、輔助加熱系統(tǒng)等部分，其典型結(jié)構(gòu)如圖１．２?Ｗ。根據(jù)線圈的類型又可以分??為常規(guī)托卡馬克和全超導(dǎo)托卡馬克。全超導(dǎo)托卡馬克有內(nèi)真空和外真空，中間是??低溫超導(dǎo)線圈系統(tǒng)。由于它的超導(dǎo)系統(tǒng)，其在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期之間需要一直維持真??３??
??軔致輻射。重雜質(zhì)主要是線輻射和復(fù)合輻射。如圖１．３所示為部分常見元素的的??輻射功率�？梢钥闯�，重雜質(zhì)如Ｗ的輻射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輕雜質(zhì)Ｃ。??１０?？、?－－?＇．ｗ??１〇－３１?｜＿．一一、＼、??１〇－３２?德＇Ａｒ＼．廠…．??ｉ?：：：隊(duì)＿：???????｜??１０＂３６?一?Ｈ??１０?１００?１０００?１００００??Ｔｅ?（ｅＶ）??圖１．３常見元素的輻射功率系數(shù)示意圖。??密度稀釋，即降低聚變離子的密度。因?yàn)楦鶕?jù)等離子體的電中性條件，電子??的電荷數(shù)與離子相當(dāng)，有式子：??ｎｐ?＝?ｎｅ?－?Ｙ．ｚ?Ｚ?（１．４）??其中ｎｐ是聚變離子密度，ｎｅ是電子密度，ｎｚ是雜質(zhì)離子密度，Ｚ是電荷數(shù)。??從式１．４中可以看出雜質(zhì)尤其是重雜質(zhì)離子如Ｗ等將極大的稀釋聚變等離子體??密度和功率密度ｍ，而商業(yè)反應(yīng)堆有功率密度要求，這要求等離子體中雜質(zhì)含量??較少，目前理論計(jì)算出的雜質(zhì)有效Ｚ應(yīng)不超過(guò)１．５＾。??從討論可知，雜質(zhì)尤其是重雜質(zhì)的能量稀釋和密度稀釋對(duì)芯部等離子體帶來(lái)??了諸多不利影響。我們要盡量避免重雜質(zhì)進(jìn)入芯部等離子體中
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]極紫外波段Ar光譜分析在EAST偏濾器雜質(zhì)屏蔽效應(yīng)研究中的應(yīng)用[J]. 張鵬飛,張凌,許棕,段艷敏,吳承瑞,黃娟,吳振偉,郭后揚(yáng),胡立群. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(07)
[2]EAST輻射偏濾器充氣系統(tǒng)改造及初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果[J]. 王文章,向玲燕,吳金華,楊鐘時(shí),丁芳,王亮,段艷敏,胡振華,毛紅敏,羅廣南. 核聚變與等離子體物理. 2016(01)
[3]DIVIMP Modeling of Impurity Transport in EAST[J]. 王福瓊,陳一平,胡立群. Plasma Science and Technology. 2014(07)
[4]Space-Resolved VUV and EUV Spectrometers in HL-2A[J]. 崔正英,周航宇,S.MORITA,傅炳忠,孫平,高亞?wèn)|,徐媛,董春鳳,楊青巍. Plasma Science and Technology. 2013(02)
[5]極紫外平場(chǎng)光柵光譜儀的研制和性能測(cè)試[J]. 杜學(xué)維,沈永才,李朝陽(yáng),安寧,石躍江,王秋平. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(08)
博士論文
[1]EAST托卡馬克高約束模式下金屬雜質(zhì)行為研究[D]. 許棕.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]EAST托卡馬克穩(wěn)態(tài)氘彈丸注入觸發(fā)蛇形振蕩及L-H轉(zhuǎn)換的物理實(shí)驗(yàn)研究[D]. 姚星佳.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]托卡馬克等離子體邊界轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 羅劍.華中科技大學(xué) 2016
[4]EAST偏濾器物理及雜質(zhì)注入行為研究[D]. 王東升.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2920762
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：106 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１氖氣（Ｄ－Ｔ）反應(yīng)示意圖??１??
圖１．２典型托卡馬克裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，輔助加熱部分未畫出。??托卡馬克裝置一般包括環(huán)形真空室、中心螺線管歐姆線圈、環(huán)向場(chǎng)和極向場(chǎng)??線圈、輔助加熱系統(tǒng)等部分，其典型結(jié)構(gòu)如圖１．２?Ｗ。根據(jù)線圈的類型又可以分??為常規(guī)托卡馬克和全超導(dǎo)托卡馬克。全超導(dǎo)托卡馬克有內(nèi)真空和外真空，中間是??低溫超導(dǎo)線圈系統(tǒng)。由于它的超導(dǎo)系統(tǒng)，其在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期之間需要一直維持真??３??
??軔致輻射。重雜質(zhì)主要是線輻射和復(fù)合輻射。如圖１．３所示為部分常見元素的的??輻射功率�？梢钥闯�，重雜質(zhì)如Ｗ的輻射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輕雜質(zhì)Ｃ。??１０?？、?－－?＇．ｗ??１〇－３１?｜＿．一一、＼、??１〇－３２?德＇Ａｒ＼．廠…．??ｉ?：：：隊(duì)＿：???????｜??１０＂３６?一?Ｈ??１０?１００?１０００?１００００??Ｔｅ?（ｅＶ）??圖１．３常見元素的輻射功率系數(shù)示意圖。??密度稀釋，即降低聚變離子的密度。因?yàn)楦鶕?jù)等離子體的電中性條件，電子??的電荷數(shù)與離子相當(dāng)，有式子：??ｎｐ?＝?ｎｅ?－?Ｙ．ｚ?Ｚ?（１．４）??其中ｎｐ是聚變離子密度，ｎｅ是電子密度，ｎｚ是雜質(zhì)離子密度，Ｚ是電荷數(shù)。??從式１．４中可以看出雜質(zhì)尤其是重雜質(zhì)離子如Ｗ等將極大的稀釋聚變等離子體??密度和功率密度ｍ，而商業(yè)反應(yīng)堆有功率密度要求，這要求等離子體中雜質(zhì)含量??較少，目前理論計(jì)算出的雜質(zhì)有效Ｚ應(yīng)不超過(guò)１．５＾。??從討論可知，雜質(zhì)尤其是重雜質(zhì)的能量稀釋和密度稀釋對(duì)芯部等離子體帶來(lái)??了諸多不利影響。我們要盡量避免重雜質(zhì)進(jìn)入芯部等離子體中
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]極紫外波段Ar光譜分析在EAST偏濾器雜質(zhì)屏蔽效應(yīng)研究中的應(yīng)用[J]. 張鵬飛,張凌,許棕,段艷敏,吳承瑞,黃娟,吳振偉,郭后揚(yáng),胡立群. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(07)
[2]EAST輻射偏濾器充氣系統(tǒng)改造及初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果[J]. 王文章,向玲燕,吳金華,楊鐘時(shí),丁芳,王亮,段艷敏,胡振華,毛紅敏,羅廣南. 核聚變與等離子體物理. 2016(01)
[3]DIVIMP Modeling of Impurity Transport in EAST[J]. 王福瓊,陳一平,胡立群. Plasma Science and Technology. 2014(07)
[4]Space-Resolved VUV and EUV Spectrometers in HL-2A[J]. 崔正英,周航宇,S.MORITA,傅炳忠,孫平,高亞?wèn)|,徐媛,董春鳳,楊青巍. Plasma Science and Technology. 2013(02)
[5]極紫外平場(chǎng)光柵光譜儀的研制和性能測(cè)試[J]. 杜學(xué)維,沈永才,李朝陽(yáng),安寧,石躍江,王秋平. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(08)
博士論文
[1]EAST托卡馬克高約束模式下金屬雜質(zhì)行為研究[D]. 許棕.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]EAST托卡馬克穩(wěn)態(tài)氘彈丸注入觸發(fā)蛇形振蕩及L-H轉(zhuǎn)換的物理實(shí)驗(yàn)研究[D]. 姚星佳.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]托卡馬克等離子體邊界轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 羅劍.華中科技大學(xué) 2016
[4]EAST偏濾器物理及雜質(zhì)注入行為研究[D]. 王東升.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2920762
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