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前世界上研究受控熱核聚變的主要裝置，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)實驗條件及裝置使用材料的不同，等離子體中雜質(zhì)種類在從低Z雜質(zhì)到高Z雜質(zhì)一個很寬的范圍內(nèi)分布。邊界層中的雜質(zhì)離子會因為受到各種力的作用進入到芯部，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，最終可導致等離子體約束時間減小并可導致等離子體熄滅?？梢姡?/p>

2、界等離子體行為將直接影響磁約束聚變裝置及未來聚變堆的排灰、排熱和雜質(zhì)控制，邊界層雜質(zhì)問題的研究是托卡馬克類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過程的復(fù)雜性，其主要的理論研究手段是借助大型數(shù)值模擬程序來進行邊界等離子體（偏濾器物理）的研究。EMC3-EIREN是當今世界上唯一的研究三維邊界等離子體和雜質(zhì)輸運的并行程序包，它采用了蒙特卡羅模擬方法來求解流體模型的輸運方程組。該大型模擬程序包以聚變裝置

3、的真實邊界幾何位形為計算區(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，是當前tokamak和仿星器邊界輸運研究的重要工具，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的鈹雜質(zhì)在邊界層的三維輸運和輻射功率，得到了鈹雜質(zhì)的密度分布特性等；同時自編程序在日冕平衡和非日冕平衡（考慮雜質(zhì)輸運效應(yīng)）條件下分別計算了等離子體邊界sol層里，