托卡马克装置中钨材料的腐蚀及其在边界等离子体中的输运
发布时间：2021-01-25 22:45
针对钨作为托卡马克装置中的面向等离子体材料,本文详细分析了不同边界等离子体状态下钨的腐蚀情况,对钨的腐蚀机制,以及偏滤器靶板和第一壁腐蚀的钨对芯部钨浓度的影响开展了研究。研究内容分为两个部分:1,研究了 DⅢ-D装置高约束模式运行状态下偏滤器钨的腐蚀机制;2,评估了 CFETR不同边界等离子体状态下偏滤器和第一壁的腐蚀情况,以及芯部的钨浓度水平。对于DⅢ-D装置,为了研究高约束运行模式下钨的腐蚀与边界局域模（ELM）之间的关系,在钨环系列实验中,3炮具有不同边界局域模特性的放电被挑选出来:单个ELM释放的能量占总储能的比例从3%变化到10%,ELM的频率从18 Hz变化到70Hz。采用一维的自由流体模型（FSM）来分析ELM从中平面到靶板的输运时间,以及靶板上的电子密度。通过ELM的输运时间推测从台基区输运出来的碳到达靶板时的价态,而ELM期间靶板上的电子密度有助于获得精确的钨有效电离光子比（S/XB）。OEDGE程序被用来模拟没有ELM时钨的腐蚀,而一个基于TRIM.SP溅射程序开发的简单分析模型被用来计算ELM期间钨的腐蚀情况,且在这两部分模拟工作中,钨环上都被认为是沉积了部分碳的...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１二十世纪世界能源占比??
无论是核裂变反应还是核聚变反应，其原理都是利用核反应发生过程中的质??量损失转化为对应的能量。对于不同核素，其平均核子质量与相对原子质量数之??间的关系如图１．２所示，由于原子质量数在５５左右的核素平均核子质量最低，??因此裂变反应通过一个高原子质量数的核素裂变成两个中等原子质量数的核素，??从而实现能量的转化，而两个低原子质量数的核子聚合成一个中等原子质量数的??核子也可以将一定的质量转化为能量，这就是聚变反应。??１?ｈｙｄｒｏｇｅｎ??｜??ｙ?＝??ｓ?％??〇?ｗ??ｉ?１??＾?Ｉ?？??＾ｈｅｌｉｕｍ??Ｅ?ｃａｒｂｏｎ?Ｒｓｓ，〇ｎ?ｒｅ＼ｅａｓｅｓｅｒ＾〇Ｖ＿?＾ａｍｉｍ??－ｏｘｙｇｅｎ?？?一＂＂＂一＊??ｌｅａｄ??ｉｒｏｎ??ｉ?ｉ?垂?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｔ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?ｔ?ｉ?Ｉ?ｔ?ｔ?會?ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ??０?５０?１００?１５０?２００?２５０??ａｔｏｍｉｃ?ｍａｓｓ?ｎｕｍｂｅｒ?（ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｐｒｏｔｏｎｓ?ａｎｄ?ｎｅｕｔｒｏｎｓ）??图１．２核子的平均质量与原子质量数之间的关系??质量数为Ａ和Ｂ的核素发生聚变反应，其质量损失可以简单为示为：??ＡＭ?＝?ＡｘＭａ?＋?ＢｘＭｂ－（Ａ?＋?Ｂ）Ｍｃ?（１．１）??其中Ｍ４，?Ｍｓ，Ｍ＜；分别是核素Ａ，Ｂ，Ｃ的平均核子质量。而根据质能方程，这个??聚变反应能够产生Ｅ＝ＡＭｃ２的能量。??但是由于原子核带正电，两个原子核要聚合成为一个原子需要克服巨大的库??３??
只有在很高的温度下才能够实现聚变反应。根据人们对不同核素之间聚变??反应截面的研究，目前最有希望实现聚变反应有如下几个：??Ｄ?＋?Ｄ?＾?ｉＨｅ?＋?ｎ?＋?３．３７ＭｅＶ?（１．２）??Ｄ?＋?Ｄ?—?Ｔ?＋?Ｐ?＋?４．０４?ＭｅＶ?（１．３）??Ｄ?＋?Ｔ?—?！Ｈｅ?＋?ｎ?＋?１７．６?ＭｅＶ?（１．４）??Ｄ?＋?養Ｈｅ?—金Ｈｅ?＋?１８．１４?ＭｅＶ?（１．５）??其对应的反应截面如图１．３所示，虽然方程（１．５）所示的聚变反应产能最高，??但是根据不同温度下各反应的反应截面，方程１．４所示的氘氚聚变反应是相对最??容易实现的，因此该反应也是我们目前聚变研宄的首选。??？丨?ｙＩＩＭＩＩＩＩｒ?ｆｉ?｜｜ｌｆ＿ｉｒ＿＿?１＿＿？ｙ卿仙圆訓｜?ｎ—■ｙ．－．－ｙ■剛??
本文编号：3000023
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１二十世纪世界能源占比??
无论是核裂变反应还是核聚变反应，其原理都是利用核反应发生过程中的质??量损失转化为对应的能量。对于不同核素，其平均核子质量与相对原子质量数之??间的关系如图１．２所示，由于原子质量数在５５左右的核素平均核子质量最低，??因此裂变反应通过一个高原子质量数的核素裂变成两个中等原子质量数的核素，??从而实现能量的转化，而两个低原子质量数的核子聚合成一个中等原子质量数的??核子也可以将一定的质量转化为能量，这就是聚变反应。??１?ｈｙｄｒｏｇｅｎ??｜??ｙ?＝??ｓ?％??〇?ｗ??ｉ?１??＾?Ｉ?？??＾ｈｅｌｉｕｍ??Ｅ?ｃａｒｂｏｎ?Ｒｓｓ，〇ｎ?ｒｅ＼ｅａｓｅｓｅｒ＾〇Ｖ＿?＾ａｍｉｍ??－ｏｘｙｇｅｎ?？?一＂＂＂一＊??ｌｅａｄ??ｉｒｏｎ??ｉ?ｉ?垂?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｔ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?ｔ?ｉ?Ｉ?ｔ?ｔ?會?ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ??０?５０?１００?１５０?２００?２５０??ａｔｏｍｉｃ?ｍａｓｓ?ｎｕｍｂｅｒ?（ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｐｒｏｔｏｎｓ?ａｎｄ?ｎｅｕｔｒｏｎｓ）??图１．２核子的平均质量与原子质量数之间的关系??质量数为Ａ和Ｂ的核素发生聚变反应，其质量损失可以简单为示为：??ＡＭ?＝?ＡｘＭａ?＋?ＢｘＭｂ－（Ａ?＋?Ｂ）Ｍｃ?（１．１）??其中Ｍ４，?Ｍｓ，Ｍ＜；分别是核素Ａ，Ｂ，Ｃ的平均核子质量。而根据质能方程，这个??聚变反应能够产生Ｅ＝ＡＭｃ２的能量。??但是由于原子核带正电，两个原子核要聚合成为一个原子需要克服巨大的库??３??
只有在很高的温度下才能够实现聚变反应。根据人们对不同核素之间聚变??反应截面的研究，目前最有希望实现聚变反应有如下几个：??Ｄ?＋?Ｄ?＾?ｉＨｅ?＋?ｎ?＋?３．３７ＭｅＶ?（１．２）??Ｄ?＋?Ｄ?—?Ｔ?＋?Ｐ?＋?４．０４?ＭｅＶ?（１．３）??Ｄ?＋?Ｔ?—?！Ｈｅ?＋?ｎ?＋?１７．６?ＭｅＶ?（１．４）??Ｄ?＋?養Ｈｅ?—金Ｈｅ?＋?１８．１４?ＭｅＶ?（１．５）??其对应的反应截面如图１．３所示，虽然方程（１．５）所示的聚变反应产能最高，??但是根据不同温度下各反应的反应截面，方程１．４所示的氘氚聚变反应是相对最??容易实现的，因此该反应也是我们目前聚变研宄的首选。??？丨?ｙＩＩＭＩＩＩＩｒ?ｆｉ?｜｜ｌｆ＿ｉｒ＿＿?１＿＿？ｙ卿仙圆訓｜?ｎ—■ｙ．－．－ｙ■剛??
本文编号：3000023
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3000023.html
