托卡馬克中偏濾器材料的濺射行為研究.pdf

1、偏濾器是環(huán)形聚變裝置(如：托卡馬克)的重要組成部分，它將中心等離子放電產(chǎn)生的帶電粒子偏濾到一個(gè)單獨(dú)的腔室中。在此室內(nèi)粒子轟擊擋板，變?yōu)橹行粤Ｗ颖怀樽?，避免了帶電粒子轟擊主室壁釋放出次級(jí)粒子，影響約束區(qū)邊緣的磁場(chǎng)位形。同時(shí)偏濾器擋板還會(huì)受到能量高達(dá)幾MeV甚至十幾MeV的快中子的轟擊，使得其損壞率極高。因此開展偏濾器材料的濺射行為研究對(duì)提高偏濾器靶材料的壽命以及維持等離子體穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。本文研究了等離子體轟擊不同粗糙程度的靶材料

2、濺射產(chǎn)額的變化情況，同時(shí)提出了一個(gè)可行的計(jì)算中子濺射產(chǎn)額的公式。
　　首先，基于二體碰撞近似的Monte-Carlo動(dòng)力學(xué)方法，通過追蹤幾千甚至更多粒子的運(yùn)動(dòng)速度、空間位置及其能量變化，模擬了材料表面光滑情況下，氫（H）、氦（He）、碳（C）、鈹（Be）離子轟擊鎢（W）材料表面的濺射產(chǎn)額。結(jié)果表明隨入射粒子能量的增加，四種帶電粒子的濺射產(chǎn)額都是先增加后降低，相同情況下高原子序數(shù)（Z）材料濺射產(chǎn)額高于低原子序數(shù)材料。在經(jīng)歷一段時(shí)間的

3、高能粒子轟擊后，W材料的靶面隨時(shí)間出現(xiàn)不同粗糙程度的變化。為此設(shè)定幾種不同的粗糙表面，并對(duì)不同粗糙度時(shí)的濺射率進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果顯示隨著粗糙程度的增加，濺射率降低。
　　其次，通過建立分層模型，研究了快中子轟擊偏濾器材料的濺射過程。提出了一個(gè)計(jì)算中子濺射產(chǎn)額的公式，計(jì)算了59Co(n,α)56Mn，27Al(n,p)27Mg，184W(n,x)182Ta反應(yīng)引起的靶材料濺射產(chǎn)額。結(jié)果分別為1.591×10-9，2.10×10-9，