《先進偏濾器的脫靶行為的數值模擬研究》是依託中國科學技術大學，由葉民友擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：先進偏濾器的脫靶行為的數值模擬研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葉民友
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
偏濾器能否承載熱負荷是托卡馬克能夠穩態運行的關鍵問題之一。根據對偏濾器熱負載的估計，ITER的標準偏濾器位形不足以承載未來聚變堆的高熱功率。初步的理論計算和實驗結果表明Snowflake和Super-X先進偏濾器位形可以有效的降低靶板的熱負載。在未來的聚變堆中，偏濾器應當在脫靶狀態下運行，通過輻射損失大大降低靶板的熱負載，因此對於先進偏濾器的脫靶行為的研究是必要的。本項目旨在通過基於SOLPS的數值模擬研究給出先進偏濾器位形降低靶板熱負載的物理圖像，探索聚變堆條件下各種控制參數對偏濾器脫靶模式以及對排灰和芯部雜質水平的影響，預測先進偏濾器在聚變堆中套用的可行性和有效性；同時對國內的托卡馬克裝置中採用先進偏濾器位形的可行性進行研究，促進我國在先進偏濾器研究中的步伐，為我國未來聚變堆偏濾器設計提供研究基礎。
結題摘要
偏濾器能否承載熱負荷是托卡馬克能夠穩態運行的關鍵問題之一。根據對偏濾器熱負載的估計，ITER的標準偏濾器位形不足以承載未來聚變堆的高熱功率。初步的理論計算和實驗結果表明Snowflake和超-X先進偏濾器位形可以有效的降低靶板的熱負載。在未來的聚變堆中，偏濾器應當在脫靶狀態下運行，通過輻射損失大大降低靶板的熱負載，因此對於先進偏濾器的脫靶行為的研究是必要的。基於SOLPS開展了雪花偏濾器和超-X偏濾器的數值模擬，基於密度掃描研究了兩種先進偏濾器達到脫靶的條件。對於雪花偏濾器，連線長度的增加對於促使偏濾器脫靶有著重要的貢獻；而對於超-X偏濾器，更加封閉的偏濾器結構對中性粒子約束的改善能夠促進偏濾器脫靶。為了探索先進偏濾器的位形控制方法，針對EAST裝置，在TSC中開發了基於奇異值分解算法的位形控制模組，能夠通過多個位置極向磁通和磁場決定電漿形狀。對於存在額外的極向場為零的點，通過規定選定的位置相對於主X點的極向磁通偏移以及極向場為零，能夠實現對先進偏濾器位形的控制。進一步對於中國聚變工程實驗堆，設計了雪花偏濾器和超-X偏濾器位形，模擬結果表明兩種先進位形均能夠滿足偏濾器靶板熱流低於10 MW/m2的工程限制。相對於傳統偏濾器，雪花偏濾器具有更大的脫靶運行視窗，而超-X偏濾器內外靶板的不對稱性更低，結果初步表明了先進偏濾器解決未來聚變堆排熱問題的有效性。
