氢中性束在等离子体中透射情况的分析与计算

阐述了中性束加热等离子体的物理过程,并利用基于不同物理模型下的两种计算方法对中性束在等离子体中的透射衰减情况进行了计算、分析和比较,给出了束在等离子体中的衰减与束能量、等离子体参数及杂质情况的关系及在HL-1M等离子体典型参数下的计算结果。在考虑了中性束与等离子体(含杂质)相互作用多级过程的数值计算中,其物理模型考虑了激发、碰撞和辐射去激发、被激发原子的Lorentz场电离以及电离、电荷交换等多种过程。在利用简化物理模型的分析计算中,仅考虑了中性束与等离子体和杂质粒子的电离和电荷交换过程。两种计算结果都表明中性束在等离子体中的穿透系数均随中性束能量E_0的提高而增大,随等离子体密度n_e的增高而减少,并表明在ne≤10~(14)cm,20≤E_0(keV/u)≤100域内,利用简化物理模型的分析计算与考虑多级过程的数值计算相比,两者的等离子体对中性束的有效阻止截面相差≤20％。     

EAST中性束注入下快离子输运行为的研究

利用等离子体输运分析程序TRANSP和粒子导心轨道模拟程序ORBIT,结合聚变中子和等离子体储能诊断数据,对EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡马克中性束注入加热时不同等离子体电流和纵场强度下的快离子输运行为进行了研究。实验和模拟结果表明:中性束反向束注入时的快离子初始轨道损失功率大于中性束同向束;中性束4条束线产生快离子初始轨道损失区域主要集中在装置中平面以下第一壁以及偏滤器区域;在EAST目前的运行参数范围内,提高等离子体电流和纵场强度,可以使等离子体中快离子的漂移轨道宽度和拉莫尔回旋半径缩小,更有利于快离子的约束,从而提高中性束的加热效率,增加聚变中子产额和等离子体储能。     

氢中性束在等离子体中透射情况的分析与计算

阐述了中性束加热等离子体的物理过程,并利用基于不同物理模型下的两种计算方法对中性束在等离子体中的透射衰减情况进行了计算、分析和比较,给出了束在等离子体中的衰减与束能量、等离子体参数及杂质情况的关系及在HL-1M等离子体典型参数下的计算结果。在考虑了中性束与等离子体(含杂质)相互作用多级过程的数值计算中,其物理模型考虑了激发、碰撞和辐射去激发、被激发原子的Lorentz场电离以及电离、电荷交换等多种过程。在利用简化物理模型的分析计算中,仅考虑了中性束与等离子体和杂质粒子的     

等离子体参数对中性束注入下快离子自举电流影响

本文数值研究了等离子体参数对大纵横比托卡马克装置中性束注入时产生的快离子净电流密度分布的影响。研究表明净电流密度的大小随背景等离子体温度的增大而增大,随等离子体密度的增大而减小,等离子体有效电荷对净电流密度的大小影响较小,但随有效电荷的增大净电流密度的峰值向等离子体边缘偏移。     

EAST托卡马克的中性束注入方案

高能中性束注入(Neutral beam injection,NBI)是核聚变装置托卡马克采用的芯部辅助加热和非感应电流驱动主要手段之一.本文介绍了国家大科学工程全超导托卡马克实验装置(Experimental advanced super-conductingtokamak,EAST)上的高能NBI加热方案及注入器的工程要求,并讨论了中性束在EAST等离子体中的传输等相关问题.     

全超导非圆截面托卡马克中性束注入窗口材料活化研究

中性束注入加热为全超导非圆截面托卡马克(EAST)主要辅助加热方式之一.伴随着中性束注入加热,等离子体中子出射强度可达到1014 n/s.由于中性束注入窗口具有较大的开口尺寸,窗口泄露的大量中子可能影响系统的安全稳定运行.本文基于EAST中性束二维模型和蒙特卡洛程序MCNP与材料活化程序FISPACT,研究EAST两条...     

托卡马克等离子体杂质密度的光谱法测量研究

本文介绍了基于托卡马克等离子体被动光谱诊断获得杂质密度的方法。通过被动光谱诊断测量获得杂质线辐射的空间多道弦积分强度分布,利用强度标定系数转换为绝对光亮度分布;通过测量弦与等离子体位形,将弦积分的强度分布反演变换为径向体发射率。根据线辐射强度激发截面求出对应电离态的离子密度,最后采用杂质输运程序模拟计算得出总密度分布。以东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)托卡马克装置上软X射线-极紫外光谱(Soft X-ray and Extreme Ultraviolet Spectrometers,XEUV)诊断测量到的Mo XXIX-Mo XXXII为例,描叙了获得Mo杂质密度分布的过程,获得的总误差小于10%。     

EAST托卡马克激光吹气杂质注入系统控制系统设计及测试

开展托卡马克等离子体中杂质输运与杂质控制研究对于提升等离子体约束性能与保障装置安全有重要意义。为了在EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡马克装置上开展杂质输运研究,需要发展一套用于注入示踪杂质粒子的激光吹气（Laser Blow-off,LBO）微量杂质注入系统。本文描述了一种用于EAST托卡马克装置上LBO系统的控制系统设计过程与测试结果。该系统采用了全新的自动控制流程,使得系统可以重复、定量地向EAST等离子体注入不同元素的示踪杂质粒子。该设计通过STM32单片机系统实现对聚焦透镜位移、激光器被触发时刻的准确控制,且激光光斑直径可调,以改变杂质注入量。测试结果显示,系统能快速检测到外触发信号并实现精确定时,激光光斑聚焦位置误差小于0.40 mm,达到激光吹气杂质注入实验要求。本研究对在EAST装置上开展等离子体杂质输运研究具有重要意义。     

基于等磁通面反演托卡马克电子密度空间分布

介绍了一种用于托卡马克等离子体电子密度空间分布反演的新方法：由等磁通面反演密度空间分布。给出了基于等磁通面反演空间密度分布的原理,利用本算法对圆形托卡马克电子密度空间分布反演计算进行了模拟,并对HT7实验装置密度分布进行了反演计算。这种方法在EAST及其它非圆托卡马克装置中也有很好的应用前景。     

HL-1M装置离子回旋波注入实验的边缘参数测量

为了提高等离子体温度和密度,在高参数下从事托卡马克等离子体物理研究,在HL-1M装置上进行低杂波加热和电子回旋波加热的基础上,我们最近开展了离子回旋波注入和中性束注入加热实验,以及弹丸注入加料和分子束注入(MBI)加料实验,特别是在后者的实验中获得了很高的粒子和能量约束时间。