磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究.pdf

1、磁約束聚變裝置是當(dāng)前世界上研究受控?zé)岷司圩兊闹饕b置，裝置里位于芯部等離子體與第一壁之間的邊界等離子體，由于和第一壁直接相互作用，因此等離子體中雜質(zhì)的存在不可避免。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件及裝置使用材料的不同，等離子體中雜質(zhì)種類(lèi)在從低Z雜質(zhì)到高Z雜質(zhì)一個(gè)很寬的范圍內(nèi)分布。邊界層中的雜質(zhì)離子會(huì)因?yàn)槭艿礁鞣N力的作用進(jìn)入到芯部，從而污染芯部等離子體，雜質(zhì)所產(chǎn)生的輻射功率損失使等離子體的溫度降低，最終可導(dǎo)致等離子體約束時(shí)間減小并可導(dǎo)致等離子體熄滅?？梢?jiàn)，邊

2、界等離子體行為將直接影響磁約束聚變裝置及未來(lái)聚變堆的排灰、排熱和雜質(zhì)控制，邊界層雜質(zhì)問(wèn)題的研究是托卡馬克類(lèi)磁約束聚變裝置研究的前沿課題。
　　由于磁約束聚變研究中邊界等離子體輸運(yùn)過(guò)程的復(fù)雜性，其主要的理論研究手段是借助大型數(shù)值模擬程序來(lái)進(jìn)行邊界等離子體（偏濾器物理）的研究。EMC3-EIREN是當(dāng)今世界上唯一的研究三維邊界等離子體和雜質(zhì)輸運(yùn)的并行程序包，它采用了蒙特卡羅模擬方法來(lái)求解流體模型的輸運(yùn)方程組。該大型模擬程序包以聚變裝置

3、的真實(shí)邊界幾何位形為計(jì)算區(qū)間，緊密結(jié)合了邊界層具體物理參數(shù)，因而模擬結(jié)果能充分體現(xiàn)具體裝置邊緣等離子體的特性，是當(dāng)前tokamak和仿星器邊界輸運(yùn)研究的重要工具，本論文應(yīng)用大型數(shù)值模擬程序
　　EMC3-EIRENE程序模擬了ITER裝置在電流爬升階段，分立限制器濺射出來(lái)的鈹雜質(zhì)在邊界層的三維輸運(yùn)和輻射功率，得到了鈹雜質(zhì)的密度分布特性等；同時(shí)自編程序在日冕平衡和非日冕平衡（考慮雜質(zhì)輸運(yùn)效應(yīng)）條件下分別計(jì)算了等離子體邊界sol層里，