托卡馬克第一鏡反射率維持與恢復關鍵技術與機理研究

《托卡馬克第一鏡反射率維持與恢復關鍵技術與機理研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由陳俊凌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：托卡馬克第一鏡反射率維持與恢復關鍵技術與機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳俊凌
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

托卡馬克第一鏡反射率的衰變直接關係到各種光學診斷信號的有效性，決定了第一鏡的使用壽命與各種常規光學診斷系統能否套用在大型超導托卡馬克裝置中。適當防護可維持第一鏡反射率，而清洗可主動恢復部分第一鏡反射率，防護與清洗是提高第一鏡使用壽命的有效方法。本申請擬在EAST托卡馬克裝置及相關材料實驗平台上開展擋板防護、加熱與充氣對第一鏡表面沉積的抑制實驗，並運用蒙特卡羅程式ERO對實驗結果進行模擬，闡明不同方法維持第一鏡光學反射率的機理與效率；另一方面，開展電漿及雷射清洗第一鏡表面沉積的實驗研究，對不同清洗方法主動恢復第一鏡反射率的參數進行最佳化，並對比清洗效率，提出延長第一鏡使用壽命的有效方法，並將其套用於EAST上主要的光學診斷系統。本項研究不僅可為國家大科學工程項目EAST提供延長第一鏡使用壽命的有效方法，而且可為ITER及未來聚變裝置光學診斷第一鏡的研究提供科學基礎並積累經驗。

結題摘要

托卡馬克第一鏡反射率的衰變直接關係到各種光學診斷信號的有效性，決定了第一鏡使用壽命與各種常規光學診斷系統能否套用在大型超導托卡馬克裝置中。防護與清洗是提高第一鏡使用壽命的有效方法，前者可維持第一鏡反射率，後者可主動恢復部分第一鏡反射率。本課題依託於EAST托卡馬克裝置及其材料測試平台，開展使用翼形先進型防護導管的方法來緩解沉積層在第一鏡表面的形成與生長，探索不同結構導管維持第一鏡光學反射率機理；另一方面，系統地開展了射頻電漿清洗第一鏡實驗，深入研究了鏡材料、重複清洗和濺射損傷等因素對第一鏡反射率恢復的影響，並將該清洗技術成功套用於EAST電荷交換複合光譜診斷第一鏡。基於以上實驗結果，在EAST中成功開展了電漿原位清洗實驗，發現磁場的存在可將第一鏡清洗速率提高至40倍以上。本項研究不僅為國家大科學工程項目 EAST 提供延長第一鏡使用壽命的有效方法，而且為 ITER 、CFETR及未來聚變堆光學診斷第一鏡的研究提供科學基礎並積累經驗。