基于SOLPS的CFETR雪花偏滤器的数值模拟

发布时间：2023-06-23 19:27

　　中国工程聚变实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor)目前正处于工程概念设计阶段,其目表是与ITER的目标形成互补,验证聚变堆的工程可行性,因此CFETR的关键设计目标为：(1)聚变功率50～200 MW；(2)工作时间比(duty time)为百分之三十至百分之五十；(3)实现氚自持(氚增殖比达到1.2).CFETR的工程概念设计基于ITER的部分工程和物理设计开展,其中偏滤器的设计基准为ITER所采用的标准下单零位形(即ITER-like),除此之外,考虑到未来聚变堆中所面临的更严苛的偏滤器热负荷能力的要求,特别增加了极向场线圈用于生成近期提出的引入额外X点的雪花偏滤器位形及Super-X位形。本论文的主要工作是基于SOLPS开展雪花偏滤器的数值模拟,明确目前的设计是否能够满足10 MW/m2的偏滤器靶板热负荷的工程限制以及偏滤器对辐射杂质的约束能力,并为进一步的设计和优化提供基础。与偏滤器运行状态联系最为紧密的等离子体参数为等离子体密度,随着密度的升高,偏滤器将会经历低再循环、高在循环以及脱靶三种运行模式。在本论文的工作中,我们基于主室内...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 背景知识
        1.1.1 可控核聚变反应原理
        1.1.2 可控聚变的实现方式
    1.2 托卡马克
        1.2.1 托卡马克原理
        1.2.2 托卡马克装置
    1.3 偏滤器
        1.3.1 偏滤器的基本原理
        1.3.2 两点模型
        1.3.3 等离子体的运行状态
        1.3.4 雪花偏滤器
    1.4 本论文的研究意义
第二章 SOLPS输运模型与使用
    2.1 等离子体输运方程
        2.1.1 Braginskii方程
        2.1.2 B2方程
        2.1.3 不考虑漂移与电流的B2
        2.1.4 流体描述边界等离子体的问题
    2.2 中性粒子输运模型
        2.2.1 中性粒子导致能量损失
        2.2.2 简单的中性扩散方程
        2.2.3 蒙特卡罗程序EIRENE与B2的耦合
    2.3 边界条件
        2.3.1 靶板边界条件
        2.3.2 芯部边界条件
        2.3.3 外边界条件
    2.4 输运系数
    2.5 SOLPS使用
        2.5.1 DivGeo
        2.5.2 CARRE
        2.5.3 B2输入文件
        2.5.4 B2-Eirene耦合
        2.5.5 b2..parameters
        2.5.6 b2plot
第三章 CFETR偏滤器雪花模型与模拟结果及分析
    3.1 中国聚变工程实验堆(CFETR)
        3.1.1 雪花偏滤器平衡位形设计
        3.1.2 雪花偏滤器几何位型
        3.1.3 计算网格的建立及输入参数设置
    3.2 偏滤器运行状态
    3.3 碳杂质辐射及约束情况
第四章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3835178