《托卡馬克電漿邊緣雜質輸運實驗研究》是依託核工業西南物理研究院，由周航宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：托卡馬克電漿邊緣雜質輸運實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周航宇
- 依託單位：核工業西南物理研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雜質物理問題是磁約束聚變實驗研究的重大課題。電漿邊緣櫻妹舉埋以及H模台基區的雜質輸運研究對於提高主電漿的約束品質、實現對雜質通量的有效控習承嫌欠制以及最佳化贈享民邊緣磁場位形設計是至關重要的。在HL-2A裝置上，本項目將利用真空紫外和極紫外光譜診斷系統測量得到的邊緣雜質禁止效果參量研究各種實驗條件下刮削層（SOL）和偏濾器區的雜質輸運特性。通過運行邊緣多流體二維輸運程式B2-EIRENE模擬分析邊緣輸運中平行磁場方向輸運的主導機制，以及垂直磁場方向輸運對SOL區雜質輸運的影響。通過對比HL-2A上符去漿B2-EIRENE和螺旋裝置LHD上三維輸運程式EMC3-EIRENE的民主寒采射模擬結果，開展電漿邊緣磁場位形結構對雜質禁止效果的研究。利用超聲分子束和雷射吹氣，探索H模放電條件下台基區雜質輸運係數的測量方法，開展邊緣雜質輸運與台基區各種電漿巨觀參數，特別是與溫度和密度梯度關係的研究，探索邊緣雜質輸運機制。
結題摘要
電漿邊緣（包括刮削層和偏濾器區）是雜質進入電漿芯部的重要屏障。實現對邊緣雜質的有效控制是解決芯部雜質積聚和緩解邊緣熱負荷的重要途徑。托卡馬克電漿邊緣雜質輸運研究是聚變物理實驗研究的熱點課題。本項目基於HL-2A裝置特殊的封閉偏濾器位形，通過發展真空紫外和極紫外光譜診斷系統進行碳雜質各種電離態輻射分布測量，套用三維邊緣輸運程式EMC3-EIRENE模擬電漿邊緣平行流分布，研究了電漿邊緣區平行磁場方向作用力的主導和分布，研究了邊緣區對不同類型雜質源及不同分布情況的禁止機制，不同的雜質源濺射方式對禁止效果的影響，研究了對雜質禁止起作用的邊緣電漿參數視窗。通過EMC3-EIRENE模擬和結合實驗數據比較分析了托卡馬克裝置HL-2A和螺旋裝置LHD邊緣雜質的輸運特徵。在HL-2A裝置上，對偏濾器雜質源具挨芝提有強烈的禁止效果，但對第一壁雜質源無禁止效果。在LHD裝置上，無論是偏濾器雜質源還是第一壁邊緣隨機磁場結構都會具有強的禁止效果。需要說明的是，對同為偏濾器雜質源時，HL-2A裝置邊緣禁止的效果更好。不同的邊緣雜質輸運機制主要是由邊緣磁場的拓撲結構差別和垂直方向輸運對於平行壓強守恆和能量輸運的作用不同引起。針對最外磁面以內的邊緣區（包括台基區）雜質輸運主要是垂直磁力線方向的擴散和對流。在本項目中，發展了穩態條件下獲得邊緣雜質輸運係數的新方法和進行了超聲分子束注入得到邊緣雜質輸運係數的實驗。兩種方法都能夠獲得雜質的輸運係數並且得到基本一致實驗結論。
