EAST中锂和硼杂质注入控制边界局域模的实验研究
发布时间：2021-09-05 04:55
在托卡马克聚变装置中,从低约束模式（L模）转换到高约束模式（H-模）通常伴随着周期性爆发的边界扰动现象,这种现象被称为边界局部模（ELM）。伴随着ELM的爆发会有等离子体粒子和能量的排出,会给聚变装置第一壁材料带来非常高的局部瞬态热负荷,造成第一壁材料出现龟裂、熔化、蒸发,烧蚀等现象,降低第一壁材料的使用寿命。但ELM也有其有益的作用,如ELM在H模台基区域具有很强的输运能力,能够有效地将芯部杂质排出,避免因芯部杂质聚集而导致的等离子体崩塌。因此,研究如何实现对ELM的有效控制避免ELM带来的不利因素且充分利用ELM的有益方面,对EAST及未来聚变装置高约束长脉冲的稳定运行具有非常重要的意义。针对H-模运行模式下ELM控制的问题,本论文首先对H模的实现、各类ELM的产生机制及已有的ELM控制方法进行了深入的阐述。其次,发展升级了亚毫米尺度的锂球制备及清洗技术,能够制备高纯度、高球度和多尺寸锂球,为后续利用锂球注入进行ELM控制提供了原料支撑;对EAST上已有的实时锂粉注入系统进行了结构及控制模块的优化升级,并进行了真空条件下的标定,拓宽了锂粉注入模式,提升了对锂粉注入量的精确控制;发展...
【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】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１不同托卡马克所所得的参数??２??
?第１章绪论???如上文所述的在高温状态下所有的氘、氚原子被完全电离形成等离子体，为??用磁场对反应核材料进行约束提供了可能。带电粒子垂直于磁力线的运动受到洛??伦磁力的约束（如图１．２所示），若磁力线是闭合的，就可以将等离子体约束在??一定的空间范围内进行核反应进而避免了等离子体直接与壁材料相互作用。托卡??马克就是这种通过外部施加一个圆环形的轴对称磁场对等离子体进行约束的一??种装置。如图１．３所示是一种典型的托卡马克装置，其主要的结构部件是位于芯??部的变压器、内部极向线圈和外部极向线圈，环向线圈及真空腔室，整体呈现“轮??胎状”。??－?＾ＡＡＡ／＾?——二＿??＾＿＿????－—／?ｒｒ￣??磁力线电子??图１．２电子绕磁力线运动示意图??部铁芯变压器??图１．３托卡马克示意图［２］??托卡马克中主要的磁场分量是由多个环向线圈形成的环向磁场如图１．４??所示。若只有环向磁场是实现不了对等离子体的约束的，这是由于环向磁场梯度??和曲率会引起带不同电性的粒子发生垂直漂移，即梯度漂移Ｉ＃和曲率漂移??从而导致不同电荷的在垂直于电场线方向上发生分离，如图１．５所示，分离的电??荷形成电场，由于所形成的电场与磁场垂直，使得电子和离子发生指向低场侧??（ＬＦＳ）的电漂移？ｗ．而与第一壁发生相互作用，最终会在宏观上造成等离子体的??损失。解决该问题的最好办法是使得磁场具有极向分量Ｓ，，等离子体绕磁力线运??动所形成的环向电流会产生极向磁场，但其产生的极向磁场相比于外加的环向磁??场很小（是环向磁场十分之一左右），因此通常采用外加极向线圈的方式产生较??强的极向磁场，与环向磁
?第１章绪论???如上文所述的在高温状态下所有的氘、氚原子被完全电离形成等离子体，为??用磁场对反应核材料进行约束提供了可能。带电粒子垂直于磁力线的运动受到洛??伦磁力的约束（如图１．２所示），若磁力线是闭合的，就可以将等离子体约束在??一定的空间范围内进行核反应进而避免了等离子体直接与壁材料相互作用。托卡??马克就是这种通过外部施加一个圆环形的轴对称磁场对等离子体进行约束的一??种装置。如图１．３所示是一种典型的托卡马克装置，其主要的结构部件是位于芯??部的变压器、内部极向线圈和外部极向线圈，环向线圈及真空腔室，整体呈现“轮??胎状”。??－?＾ＡＡＡ／＾?——二＿??＾＿＿????－—／?ｒｒ￣??磁力线电子??图１．２电子绕磁力线运动示意图??部铁芯变压器??图１．３托卡马克示意图［２］??托卡马克中主要的磁场分量是由多个环向线圈形成的环向磁场如图１．４??所示。若只有环向磁场是实现不了对等离子体的约束的，这是由于环向磁场梯度??和曲率会引起带不同电性的粒子发生垂直漂移，即梯度漂移Ｉ＃和曲率漂移??从而导致不同电荷的在垂直于电场线方向上发生分离，如图１．５所示，分离的电??荷形成电场，由于所形成的电场与磁场垂直，使得电子和离子发生指向低场侧??（ＬＦＳ）的电漂移？ｗ．而与第一壁发生相互作用，最终会在宏观上造成等离子体的??损失。解决该问题的最好办法是使得磁场具有极向分量Ｓ，，等离子体绕磁力线运??动所形成的环向电流会产生极向磁场，但其产生的极向磁场相比于外加的环向磁??场很小（是环向磁场十分之一左右），因此通常采用外加极向线圈的方式产生较??强的极向磁场，与环向磁
【参考文献】：
博士论文
[1]EAST钨偏滤器探针诊断系统研制及靶板热流粒子流实验研究[D]. 许吉禅.中国科学技术大学 2019
本文编号：3384713
【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】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１不同托卡马克所所得的参数??２??
?第１章绪论???如上文所述的在高温状态下所有的氘、氚原子被完全电离形成等离子体，为??用磁场对反应核材料进行约束提供了可能。带电粒子垂直于磁力线的运动受到洛??伦磁力的约束（如图１．２所示），若磁力线是闭合的，就可以将等离子体约束在??一定的空间范围内进行核反应进而避免了等离子体直接与壁材料相互作用。托卡??马克就是这种通过外部施加一个圆环形的轴对称磁场对等离子体进行约束的一??种装置。如图１．３所示是一种典型的托卡马克装置，其主要的结构部件是位于芯??部的变压器、内部极向线圈和外部极向线圈，环向线圈及真空腔室，整体呈现“轮??胎状”。??－?＾ＡＡＡ／＾?——二＿??＾＿＿????－—／?ｒｒ￣??磁力线电子??图１．２电子绕磁力线运动示意图??部铁芯变压器??图１．３托卡马克示意图［２］??托卡马克中主要的磁场分量是由多个环向线圈形成的环向磁场如图１．４??所示。若只有环向磁场是实现不了对等离子体的约束的，这是由于环向磁场梯度??和曲率会引起带不同电性的粒子发生垂直漂移，即梯度漂移Ｉ＃和曲率漂移??从而导致不同电荷的在垂直于电场线方向上发生分离，如图１．５所示，分离的电??荷形成电场，由于所形成的电场与磁场垂直，使得电子和离子发生指向低场侧??（ＬＦＳ）的电漂移？ｗ．而与第一壁发生相互作用，最终会在宏观上造成等离子体的??损失。解决该问题的最好办法是使得磁场具有极向分量Ｓ，，等离子体绕磁力线运??动所形成的环向电流会产生极向磁场，但其产生的极向磁场相比于外加的环向磁??场很小（是环向磁场十分之一左右），因此通常采用外加极向线圈的方式产生较??强的极向磁场，与环向磁
?第１章绪论???如上文所述的在高温状态下所有的氘、氚原子被完全电离形成等离子体，为??用磁场对反应核材料进行约束提供了可能。带电粒子垂直于磁力线的运动受到洛??伦磁力的约束（如图１．２所示），若磁力线是闭合的，就可以将等离子体约束在??一定的空间范围内进行核反应进而避免了等离子体直接与壁材料相互作用。托卡??马克就是这种通过外部施加一个圆环形的轴对称磁场对等离子体进行约束的一??种装置。如图１．３所示是一种典型的托卡马克装置，其主要的结构部件是位于芯??部的变压器、内部极向线圈和外部极向线圈，环向线圈及真空腔室，整体呈现“轮??胎状”。??－?＾ＡＡＡ／＾?——二＿??＾＿＿????－—／?ｒｒ￣??磁力线电子??图１．２电子绕磁力线运动示意图??部铁芯变压器??图１．３托卡马克示意图［２］??托卡马克中主要的磁场分量是由多个环向线圈形成的环向磁场如图１．４??所示。若只有环向磁场是实现不了对等离子体的约束的，这是由于环向磁场梯度??和曲率会引起带不同电性的粒子发生垂直漂移，即梯度漂移Ｉ＃和曲率漂移??从而导致不同电荷的在垂直于电场线方向上发生分离，如图１．５所示，分离的电??荷形成电场，由于所形成的电场与磁场垂直，使得电子和离子发生指向低场侧??（ＬＦＳ）的电漂移？ｗ．而与第一壁发生相互作用，最终会在宏观上造成等离子体的??损失。解决该问题的最好办法是使得磁场具有极向分量Ｓ，，等离子体绕磁力线运??动所形成的环向电流会产生极向磁场，但其产生的极向磁场相比于外加的环向磁??场很小（是环向磁场十分之一左右），因此通常采用外加极向线圈的方式产生较??强的极向磁场，与环向磁
【参考文献】：
博士论文
[1]EAST钨偏滤器探针诊断系统研制及靶板热流粒子流实验研究[D]. 许吉禅.中国科学技术大学 2019
本文编号：3384713
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