《HL-2M先進偏濾器物理研究》是依託核工業西南物理研究院，由鄭國堯擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：HL-2M先進偏濾器物理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭國堯
- 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
作為未來聚變堆裝置的關鍵部件之一的偏濾器，日益成為聚變堆設計最富有挑戰性的前沿課題，尤其是如何使靶板處的熱流降到可接受的範圍內，有效的禁止雜質，並高效的排除聚變產生的氦灰。為了解決上述問題，提出了先進偏濾器的概念。國內的偏濾器研究起步較晚，先進偏濾器的研究處於空白階段，通過HL-2M裝置平台，深入地理解不同先進偏濾器的位形具備怎么的偏濾器物理特性，滿足怎么的芯部、邊緣電漿物理需求。分析在高約束模式下的偏濾器物理行為，包括緩解偏濾器的熱流、熱流剖面研究、靶板處的溫度密度、中性粒子壓強、粒子循環、雜質禁止和抽速對偏濾器的影響等；結合不穩定性分析分析，近一步深入理解先進偏濾器跟芯部電漿諸多參數的關係，分析瞬態熱流通過X點區域的物理特性，並進一步分析先進偏濾器破裂的物理特性。擬通過本項目的支持，理解先進偏濾器具備的特徵，更好的支撐HL-2M的先進偏濾器實驗和中國偏濾器的發展。
結題摘要
根據HL-2M多種先進偏濾器位形，利用多種電漿邊緣模擬程式，分別建立模擬分析的計算格線，通過建立不同物理因素下（熱流、密度、雜質、吹氣和抽氣等）先進偏濾器的物理分析模型，掌握了利用沾濕面積、靶板幾何、弱場區和連線長度等因素緩解靶板熱流的機制，並理解了先進偏濾器位形下的粒子行為；此外通過建立先進偏濾器位形下破裂分析物理模型，深入理解和掌握先進偏濾器VDE事件的物理機制。利用SOLPS5.0程式，通過簡化模型產生的格線，開展HL-2M先進偏濾器（雪花及鼎偏濾器位形）物理研究，分析不同先進偏濾器位形和芯部電漿條件下的靶板熱負載、粒子壓強、粒子循環、電子離子溫度和雜質等情況，評估其對靶板表面材料的影響，初步掌握先進偏濾器的物理機制。利用Soledge2D-EIRENE程式研究了各位形下，隨電漿密度爬升產生的電漿脫靶行為；由此定量分析了不同位形在熱流耗散和電漿脫靶行為上的優勢；分析了三種位形的連線長度和磁通膨脹對脫靶性能的影響。利用EMC3-EIRENE程式開展先進偏濾器的多X點物理效應的研究，對比分析了常規偏濾器位形和雪花偏濾器位形下的粒子輸運情況，分析了雜質的演化及其三維分布。利用BOUT++程式開展了邊緣不穩定性的研究，分析了觸發邊緣局域模時的線性不穩定性增長率，發現SF-的P-B模增長率比其它位形低約30%，能更好的提高P-B模穩定性；並結合國際現有托卡馬克裝置偏濾器實驗，分析了邊緣局域模發生時流出分離面的能量以及熱流在第一壁和偏濾器的瞬態沉積。利用DINA程式，研究了HL-2M先進偏濾器破裂的物理機制，獲取了先進偏濾器破裂的電漿VDE速度和halo電流極值等重要數據，在國際首次發現偏濾器區域磁拓撲結構與VDEs初期垂直不穩定性增長率以及VDEs後期峰值halo電流之間存在規律性關聯。
