彈丸在托卡馬克等離子體中的消融研究.pdf

1、聚變?yōu)槿祟?lèi)可持續(xù)發(fā)展提供了新希望。托卡馬克是最有可能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行的核聚變裝置。氘彈丸注入不僅可以實(shí)現(xiàn)加料目的，同時(shí)可以用來(lái)調(diào)制觸發(fā)邊界局域模(ELMs)；其它低原子序數(shù)雜質(zhì)彈丸不但具有控制托卡馬克等離子體放電，還可以用于診斷。在托卡馬克應(yīng)用中，鋰彈丸注入可應(yīng)用于調(diào)制ELMs、壁處理、電流密度診斷和高能粒子的診斷等。相應(yīng)不同應(yīng)用目的，彈丸注入的參數(shù)不同，比如彈丸半徑、注入速度等，從而導(dǎo)致彈丸與裝置中等離子體相互作用產(chǎn)生的影響效果不同。但是

2、不管注入彈丸的出發(fā)點(diǎn)是什么，都難免研究彈丸的消融過(guò)程，所以彈丸的注入深度、彈丸消融隨軌跡所產(chǎn)生的質(zhì)量沉積和密度分布、彈丸在背景等離子體中的存活時(shí)間等物理量顯得尤為重要。
　　本研究采用Parks提出的穩(wěn)態(tài)的球?qū)ΨQ(chēng)中性氣體屏蔽一維模型，重點(diǎn)研究鋰彈丸在托卡馬克中與背景等離子體的相互作用。利用此模型，可以給出消融云的溫度、流速、壓強(qiáng)等，以及背景等離子體的入射能流和平均電子能量等物理量隨半徑變化的分布。為了深入理解鋰彈丸的消融過(guò)程，分別

3、研究了了升華能相對(duì)小的氫彈丸和升華能相對(duì)高的硼彈丸的消融過(guò)程，并與鋰的消融進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果顯示，不同彈丸形成的消融云對(duì)背景等離子體能流的屏蔽能力不同，升華能高的彈丸消融云對(duì)能流屏蔽作用弱，升華能低的彈丸消融云對(duì)能流的屏蔽作用強(qiáng)。同一種彈丸形成的消融云的不同部位對(duì)能流屏蔽能力不同，內(nèi)部區(qū)域屏蔽能力強(qiáng)，外部區(qū)域屏蔽能力弱。屏蔽能力依賴(lài)于消融云的密集程度。本研究為以后定量研究鋰彈丸在具有溫度密度強(qiáng)梯度邊界等離子體中所產(chǎn)生的物質(zhì)沉積、密度擾