托卡马克类ITER第一壁材料激光烧蚀光谱和质谱研究

发布时间：2021-07-12 02:03

　　磁约束聚变装置中面向等离子体第一壁材料的腐蚀、杂质输运以及再沉积,尤其是燃料的共沉积滞留对聚变反应的运行以及安全性具有重要的影响。第一壁材料表面成分状态的在线监测与分析能够为聚变的运行提供指导。由于聚变装置条件限制,很多分析手段都不能用于在线分析,而基于激光烧蚀的激光诱导击穿光谱（LIBS）可实现非接触、远程测量,因此能够用于聚变装置中第一壁沉积层成分、含量以及燃料滞留的在线分析与去除。针对这些问题,本论文主要开展了以下几个方面的工作：第二章研究了激光和材料相互作用的特性,包括等离子体随时间演化过程和等离子体羽速度以及等离子体参数（如电子激发温度、电子密度）变化及其和激光功率密度、背景气体和压强之间的关系,发现电子激发温度和电子密度随激光功率增加而增加。采用激光烧蚀模拟装置边缘等离子体腐蚀材料产生的尘埃颗粒特性,通过研究不同激光功率条件下材料的烧蚀率和烧蚀阈值,研究激光和材料相互作用过程机理,得到了激光烧蚀材料的三个阶段：正常蒸发、等离子体屏蔽和相爆炸阶段。通过比较不同激光功率密度条件下光子效率以及光谱行为,发现等离子体屏蔽阶段最适于激光诱导击穿光谱的在线分析。激光消融去除的研究中,本... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

世界能源消耗情况[2]

象。物理溅射产额和入射粒子的能量有关，与勒材的种类、从等离子体芯部输运到材料表面的粒子具有很高的能量，料主要是原子量较轻的粒子，因此原子量比较低的第一壁系数较高而更容易溅射，而原子数较大的如妈，钼的溅射由于入射粒子和物体表面元素发生化学方应，产生可挥发以碳为第一壁材料的装置中，如H，0与C结合形成CxH强升华子的轰击在材料内部成对产生间隙原子和空穴，在温度较并最终从祀材表面热解析出来，福射增强升华与入射粒子材料都有可能发生。量氦气和高能氧的福照后会引起壁材料起泡等物理现象，纹等而损害第一壁。

采用不同壁材料的氣滞留量：蓝线为全石墨壁材料，红线为Be第一壁加W限制器的材料，红紫色线代表采用CFC/W/Britium inventory in ITER for the all-C (blue line) and all-W optionthe initial material choice CFC/W/Be (magenta). In addition, retenoption of a full-W divertor and Be first wall are included (black li运行过程中，燃料通过以下儿个途径滞留于第一壁材料中积为碳复化合物；注入后扩散和捕获，高能粒子能够直接注后留在材料里面；此外，中子福照引起的氦泡中也能滞留部经济的角度考虑，必须对燃料滞留进行控制，ITER中能够允0g[i9]。图1.9给出了不同材料组合下ITER中氣滞留量估计，材料设计由于碳的共沉积使氖的滞留量在运行100-300个400g的限定值。燃料滞留安全问题主要与T滞留有关，但是现留成分进行分析。分析壁材料腐烛、材料输运和燃料的滞留是ITER最重要的任

【参考文献】：
期刊论文
[1]掺杂石墨作为面对等离子体材料的应用研究[J]. 刘占军,郭全贵,宋进仁,刘朗,陈俊凌,李建刚.  核聚变与等离子体物理. 2006(04)



本文编号：3278966