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科研动态

等离子体所在EAST偏滤器物理设计进展方面获ITER关注

2021-12-03 | 作者:文/颜宁 图/颜宁 |【 【打印】【关闭】

  未来聚变反应堆,从等离子体中输运出来的能量巨大。这些能量中的大部分,会沉积到偏滤器靶板的固体材料表面,侵蚀材料,缩短材料的使用寿命;并且产生大量杂质污染芯部等离子体,破坏等离子体的约束。对于ITER和CFETR等堆级托卡马克装置来说,需要将靶板热负荷控制在10 MW/m2以下,使靶板材料溅射率维持在可接受的水平。怎样在不破坏等离子体约束的情况下控制偏滤器的热负荷水平,成为磁约束聚变界面临的一个亟待解决的问题。

一码一肖个人心水-一码一肖100准-一码一肖免费资料-香港一码一肖  先进偏滤器发展是解决边界热负荷问题的核心环节。国际上主要的托卡马克装置都积极推进先进偏滤器研发计划,主要从偏滤器结构和偏滤器磁位形等方面寻求突破。从2015年开始,等离子体所徐国盛研究员、王亮研究员与大连理工大学桑超峰教授,以及等离子体所贾国章副研究员、司杭副研究员、刘晓菊副研究员、杨钟时副研究员、陈一平研究员等团队人员,开展了EAST下偏滤器的物理设计,在系统的SOLPS-ITER数值模拟和实验探索的基础上,通过与工程团队反复迭代,提出了角槽偏滤器结构。与国际上传统的垂直靶板偏滤器不同,这一偏滤器同时具备水平和垂直靶板,构成封闭的角槽结构,几何上具有更好的封闭性。利用水平靶板反射中性粒子进入刮削层区,再电离,从而俘获再循环中性粒子,更好地冷却偏滤器下游等离子体,降低了脱靶阈值和对杂质注入量的需求,有利于实现和芯部高约束的兼容。基于该物理设计完成的EAST新下偏滤器于2021年春季实验中投入运行。

  EAST偏滤器的创新设计思想已在物理实验中得到验证,近期发表在Nuclear Fusion 期刊上()。 这一进展被ITER关注, ITER科学部进行了专题报道(),报道认为EAST设计团队基于ITER组织发布的SOLPS-ITER揭示了角槽结构对中性粒子的封闭效应,发展出新的高性能偏滤器(Using the state-of-the-art edge plasma modelling tool SOLPS-ITER, distributed and maintained by the ITER Organization, the team discovered a new divertor operation regime with enhanced performance, relying on the "corner effect.")。这一创新设计不仅对于EAST的高性能长脉冲运行具有切实意义,同时向研发适用于未来聚变堆的下一代偏滤器迈出了重要一步。

ITER官网报道EAST“角槽”新偏滤器设计

 

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