《高功率長脈衝條件下EAST偏濾器脫靶實驗行為研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由黃娟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高功率長脈衝條件下EAST偏濾器脫靶實驗行為研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃娟
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
未來ITER運行目標是實現高功率長脈衝穩態電漿，實現該目標的必要條件之一：是能夠有效降低流向偏濾器靶板的較高熱負荷。目前最引人關注的方法之一，是實現穩態的偏濾器脫靶運行，這也是人們研究的重點問題。本項目以EAST裝置為研究平台，它擁有與ITER類似的全超導非圓截面裝置，為保障EAST下一階段更高熱負荷（10MW/m2）條件下高功率長脈衝運行，對EAST偏濾器脫靶行為特性的充分認識提出了迫切要求，同時該項目研究對ITER也將具有直接的參考價值和重要意義。到目前為止，絕大部分裝置上脫靶行為的研究仍然局限在短脈衝條件下。該項目將首次把高功率長脈衝運行和偏濾器脫靶行為研究緊密結合，基於EAST邊界診斷測量及數值模擬分析來：（1）研究脫靶基本行為特性，探索實現脫靶運行的最佳化實驗區間；（2）研究脫靶基本行為機制，探索實現脫靶的有效控制；（3）進一步研究利用反饋控制，實現EAST高功率長脈衝脫靶電漿。
結題摘要
高功率穩態電漿運行是未來ITER的重要科學目標之一，實現該目標的必要條件是如何有效地降低和控制偏濾器靶板的熱負荷，而脫靶運行是最引人關注的方法之一。EAST是國際上首個建成的有能力進行長脈衝高功率運行且與 ITER 技術直接相關的全超導托卡馬克。本項目以EAST裝置為依託；以其科學目標為牽引；以具體的實驗研究與數值模擬相結合為手段；首次針對穩態脫靶行為特性，開展了深入的相關實驗研究，其研究經驗可以直接為ITER提供重要的工程和物理實驗基礎。 診斷及控制系統的完善與發展：（1）完善了大視場（47◦ × 59◦）紅外/可見集成內窺鏡診斷系統，提高了部分光譜診斷系統的時空解析度；（2）改進雜質充氣系統，有效地縮短了充氣延遲時間（～80ms）；(3) 建立了輻射主動反饋控制系統，並將輻射測量擴至整個偏濾器。 偏濾器脫靶行為的實驗研究：（1）研究了脫靶行為及參數範圍與穩態運行條件的依賴關係，結合數值模擬驗證脫靶實驗特徵與SOL參數及偏濾器的中性壓力和Da發射譜的關聯。（2）通過RMP和LHCD/SMBI開展了邊界粒子輸運和偏濾器靶板打擊點撕裂現象的研究，分析了主次打擊點粒子流熱流的分布行為。（3）開展了雜質及彈丸注入下不對稱脫靶行為的實驗研究, 通過主動反饋探索了脫靶穩態運行的物理和工程可行性。適量的雜質氣體的注入，靶板最大熱負荷從6MW m-2降至0.5MWm-2。在彈丸注入後上下偏濾器內靶板的脫靶度峰值達到了15-30，而外靶板的脫靶度也達到了3左右。 數值模擬研究：研究了相關電離、 輻射、 中性離子碰撞和複合等協同效應的物理過程及其對靶板熱負荷降低的機制。移植和套用了三維程式EMC3-EIRENE，發展了三維平衡場格線產生程式系統地分析了三維場效應對脫靶電漿邊界行為的影響。並套用二維邊界模擬程式SOLPS研究了脫靶行為與中性粒子及經典漂移相關的物理和工程問題。另外原子分子資料庫及分析系統ADAS套用於診斷測量以及模擬計算。
