EAST雜質(zhì)注入實(shí)驗(yàn)中的輻射行為研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-30 22:52
在高溫等離子體核聚變實(shí)驗(yàn)裝置托卡馬克上,隨著加熱功率的提高,高的熱功率沉積不僅會(huì)對(duì)第一壁和偏濾器靶板材料造成損傷,而且容易引起雜質(zhì)含量的增加。特別是在金屬壁條件下,高Z雜質(zhì)的聚芯會(huì)影響等離子體約束,甚至導(dǎo)致破裂。輻射損失是重要的功率損失方式之一。通過外部再循環(huán)雜質(zhì)注入的方式來增加等離子體輻射比例是一種緩解熱流的有效方法。然而注入雜質(zhì)引起的輻射又在很大程度上主導(dǎo)總輻射功率和輻射功率密度分布,進(jìn)而會(huì)影響等離子體的基本參數(shù)分布和約束性能。因此,在國(guó)內(nèi)外多數(shù)聚變實(shí)驗(yàn)裝置上均開展了雜質(zhì)注入實(shí)驗(yàn)研究。EAST裝置近年來也相繼開展了氬氘混合（Ar+D2）氣體注入、氖氘混合（Ne+D2）氣體注入及純氖（Ne）注入等輻射冷卻實(shí)驗(yàn)。本文主要研究了 EAST雜質(zhì)注入實(shí)驗(yàn)中的輻射特性,為今后高功率長(zhǎng)脈沖放電中發(fā)展高輻射實(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)提供數(shù)據(jù)參考,具有重要的意義。本論文主要利用EAST裝置上現(xiàn)有的AXUV（Absolute Extreme Ultraviolet）光電二極管陣列診斷系統(tǒng),結(jié)合EUV（extreme ultraviolet）光譜診斷和W偏濾器光譜診斷分析研究了 Ar、Ne雜質(zhì)注入實(shí)驗(yàn)中的輻射行為...
【文章來源】：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
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１托卡馬克原理圖??
高功率長(zhǎng)脈沖準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)等離子體放電。ＥＡＳＴ是一個(gè)不同于其他聚變裝置的雙偏濾??器裝置，經(jīng)過幾輪改造，從２０１０年至目前，上偏濾器己成功升級(jí)為鎢銅（Ｗ／Ｃｕ）??材料，下偏濾器為碳銅（Ｃ／Ｃｕ）材料，第一壁為鉬（Ｍｏ）瓦，圖１．２為其內(nèi)真??空室圖［６］。由于其獨(dú)特的內(nèi)部構(gòu)造，可靈活地控制等離子體形狀，實(shí)現(xiàn)多種偏濾??器放電位形，如上單零（ＵＳＮ），下單零（ＬＳＮ），雙零（ＤＮ）。目前ＥＡＳＴ上的??輔助加熱系統(tǒng)有以下四種：低雜波電流驅(qū)動(dòng)和加熱系統(tǒng)（ＬＨＷ），離子回旋加熱??系統(tǒng)（ＩＣＲＦ），電子回旋加熱系統(tǒng)（ＥＣＲＨ）和中性束注入系統(tǒng)（ＮＢＩ），為長(zhǎng)脈??沖實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在２０１７年７月的物理實(shí)驗(yàn)中ＥＡＳＴ實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)??１００ｓ的穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行，成為了世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束??模式運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到百秒量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。未來ＥＡＳＴ將改造??成一個(gè)全Ｗ／Ｃｕ偏濾器裝置，以實(shí)現(xiàn)更高功率運(yùn)行。??■霸?Ｉ??圖１．２?ＥＡＳＴ托卡馬克內(nèi)真空室圖??３??
材料、放電位形等有很強(qiáng)的依賴性。在ＪＥＴ－ＩＴＥＲ?Ｌｉｋｅ?Ｗａｌｌ?（ＪＥＴ－ＩＬＷ）裝置上??就發(fā)現(xiàn)，輻射功率與弦積分電子密度成正比，且在同等密度下，ＩＬＷ條件下放電??比改造前的Ｃ壁條件下放電時(shí)輻射功率要相對(duì)低一些，如圖１．３所示［９］。從圖中??還可以看出，在放電破裂時(shí)輻射功率將明顯升高，大部分在０．４ＭＷ以上。同樣，??在ＬＨＤ裝置［１Ｇ］上也發(fā)現(xiàn)了輻射損失對(duì)壁材料的依賴性。在ＪＴ－６０裝置⑴１上觀察??到，在Ｍｏ為第一壁材料及中性束加熱條件下，偏濾器位形放電時(shí)主等離子體區(qū)??的輻射損失比例非常低，約１０％，而在限制器位形放電時(shí)，輻射損失卻大于６０％，??其原因主要是因?yàn)椴煌烹娢恍蜗轮饕碾s質(zhì)輻射源不同。且同時(shí)發(fā)現(xiàn)，來自下??偏濾器的輻射損失隨著主等離子體區(qū)電子密度增加而增加。??＃?？?ＩＬＷ??〇５?＊?？?＊?Ｃａｒｂｏｎ?ｗａｌｌ??？?？?Ｃ?ｆａｉｌｅｄ?ｂｒｅａｋｄｏｗｎ??１?０４??°０??￣?＇?１５??Ｌｉｎｅ?ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?ｄｅｎｓｉｔｙ?（１０１９ｍ?２）??圖１．３?ＪＥＴ裝置上輻射功率隨弦積分電子密度變化??４??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Achieving temporary divertor plasma detachment with MARFE events by pellet injection in the EAST superconducting tokamak[J]. 鄧國(guó)忠,王亮,劉曉菊,段艷敏,胡建生,李長(zhǎng)征,張凌,劉少承,汪惠乾,陳良,許吉禪,馮威,劉建斌,劉歡,徐國(guó)盛,郭后揚(yáng),高翔. Plasma Science and Technology. 2017(01)
本文編號(hào)：2948442
【文章來源】：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
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１托卡馬克原理圖??
高功率長(zhǎng)脈沖準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)等離子體放電。ＥＡＳＴ是一個(gè)不同于其他聚變裝置的雙偏濾??器裝置，經(jīng)過幾輪改造，從２０１０年至目前，上偏濾器己成功升級(jí)為鎢銅（Ｗ／Ｃｕ）??材料，下偏濾器為碳銅（Ｃ／Ｃｕ）材料，第一壁為鉬（Ｍｏ）瓦，圖１．２為其內(nèi)真??空室圖［６］。由于其獨(dú)特的內(nèi)部構(gòu)造，可靈活地控制等離子體形狀，實(shí)現(xiàn)多種偏濾??器放電位形，如上單零（ＵＳＮ），下單零（ＬＳＮ），雙零（ＤＮ）。目前ＥＡＳＴ上的??輔助加熱系統(tǒng)有以下四種：低雜波電流驅(qū)動(dòng)和加熱系統(tǒng)（ＬＨＷ），離子回旋加熱??系統(tǒng)（ＩＣＲＦ），電子回旋加熱系統(tǒng)（ＥＣＲＨ）和中性束注入系統(tǒng)（ＮＢＩ），為長(zhǎng)脈??沖實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在２０１７年７月的物理實(shí)驗(yàn)中ＥＡＳＴ實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)??１００ｓ的穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行，成為了世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束??模式運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到百秒量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。未來ＥＡＳＴ將改造??成一個(gè)全Ｗ／Ｃｕ偏濾器裝置，以實(shí)現(xiàn)更高功率運(yùn)行。??■霸?Ｉ??圖１．２?ＥＡＳＴ托卡馬克內(nèi)真空室圖??３??
材料、放電位形等有很強(qiáng)的依賴性。在ＪＥＴ－ＩＴＥＲ?Ｌｉｋｅ?Ｗａｌｌ?（ＪＥＴ－ＩＬＷ）裝置上??就發(fā)現(xiàn)，輻射功率與弦積分電子密度成正比，且在同等密度下，ＩＬＷ條件下放電??比改造前的Ｃ壁條件下放電時(shí)輻射功率要相對(duì)低一些，如圖１．３所示［９］。從圖中??還可以看出，在放電破裂時(shí)輻射功率將明顯升高，大部分在０．４ＭＷ以上。同樣，??在ＬＨＤ裝置［１Ｇ］上也發(fā)現(xiàn)了輻射損失對(duì)壁材料的依賴性。在ＪＴ－６０裝置⑴１上觀察??到，在Ｍｏ為第一壁材料及中性束加熱條件下，偏濾器位形放電時(shí)主等離子體區(qū)??的輻射損失比例非常低，約１０％，而在限制器位形放電時(shí)，輻射損失卻大于６０％，??其原因主要是因?yàn)椴煌烹娢恍蜗轮饕碾s質(zhì)輻射源不同。且同時(shí)發(fā)現(xiàn)，來自下??偏濾器的輻射損失隨著主等離子體區(qū)電子密度增加而增加。??＃?？?ＩＬＷ??〇５?＊?？?＊?Ｃａｒｂｏｎ?ｗａｌｌ??？?？?Ｃ?ｆａｉｌｅｄ?ｂｒｅａｋｄｏｗｎ??１?０４??°０??￣?＇?１５??Ｌｉｎｅ?ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?ｄｅｎｓｉｔｙ?（１０１９ｍ?２）??圖１．３?ＪＥＴ裝置上輻射功率隨弦積分電子密度變化??４??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Achieving temporary divertor plasma detachment with MARFE events by pellet injection in the EAST superconducting tokamak[J]. 鄧國(guó)忠,王亮,劉曉菊,段艷敏,胡建生,李長(zhǎng)征,張凌,劉少承,汪惠乾,陳良,許吉禪,馮威,劉建斌,劉歡,徐國(guó)盛,郭后揚(yáng),高翔. Plasma Science and Technology. 2017(01)
本文編號(hào)：2948442
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