超导托卡马克中金属灰尘的迁移和沉积机制研究
批准号:
12075279
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
陈俊凌
依托单位:
学科分类:
等离子体与物质相互作用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈俊凌
中文摘要
托卡马克中等离子体与材料相互作用所产生的灰尘杂质,会大大增加等离子体能量辐射损失和燃料粒子滞留,进而严重威胁到装置的安全运行,因此灰尘在托卡马克中的迁移和沉积是灰尘研究的关键问题之一。本申请围绕解决聚变装置灰尘问题的目标,拟在与ITER具有相似位形的EAST装置中开展金属示踪灰尘注入实验,并结合高速相机实时监测和事后分析方法,分析不同尺寸、数量和注入速度的灰尘寿命、空间分布变化、在等离子体中的穿透深度以及等离子体能量辐射损失和灰尘沉积分布情况,系统研究托卡马克金属灰尘的迁移与沉积行为,评估其对等离子体运行的影响;同时利用灰尘迁移模拟程序DTOKS对实验结果进行数值模拟分析,阐明托卡马克中金属灰尘的迁移和沉积及对等离子体影响的物理机制。本项研究可为未来聚变堆装置灰尘的迁移和沉积行为预测和灰尘清除技术方案设计提供重要的科学依据和数据积累。
英文摘要
Dust impurities produced by the plasma and materials interaction in tokamaks, will increase greatly loss of plasma energy radiation and retention of fuel particles, and further threaten seriously operation safety of fusion devices. The migration and deposition of dust impurities in tokamak are one of the key issues for dust study. Focusing on the goal of solving dust problem in fusion devices, this application plans to carry out tracing dust injecting experiments with metallic materials in the ITER-like configuration device - EAST tokamak, and combine high-speed cameras of real time monitoring and postmortem analysis method to obtain the plasma energy radiation loss and lifetime, spatial distribution change, penetration depth in the plasma and deposition distribution of dust impurities with different sizes, quantity, and injection speeds, and to study the migration and deposition behavior of dust impurities and assess effect on plasma operations. Then, this application will also simulate the experiments using dust migration program—DTOKS, to clarify physical mechanisms of metallic dust migration and deposition as well as its influence on plasma operations in tokamak. This study can provide important scientific support and data accumulation to predict dust migration and deposition behavior and to design dust elimination scheme for future fusion reactors.
托卡马克中等离子体与材料相互作用所产生的灰尘杂质,会大大增加等离子体能量辐射损失和燃料粒子滞留,进而严重威胁到装置的安全运行,因此灰尘在托卡马克中的迁移和沉积是灰尘研究的关键问题之一。本项目针对灰尘迁移和沉积问题,在与ITER具有相似位形的EAST装置中开展金属灰尘的实验研究,首先利用安装在EAST窗口上的CCD相机采集视频,并用TRACE程序分析了每炮中的金属灰尘产生颗数及位置,每颗灰尘的迁移,堙灭和寿命等信息,分析了不同放电情况下的金属灰尘产生规律、迁移过程及影响,并建立了灰尘的产生与放电参数、下偏滤器材料的关系;其次,事后收集了EAST装置不同位置的灰尘,分析了灰尘的形状(主要有球状、片状、条状和不规则形等),成分(壁材料组成元素及壁处理元素),尺寸(集中在200-300微米),磁性(强磁,弱磁和无磁等)等特性,讨论了灰尘环向沉积的分布规律及其与装置结构和窗口布局的关联;最后,实施追踪了一轮实验中,特定位置灰尘沉积量随时间的演化过程,发现随着壁条件的改善,灰尘产生率有下降的趋势,但形貌尺寸等特征没有明显变化。本项目研究为理解未来聚变堆金属壁条件下的灰尘行为提供了关键的科学依据,为将来的灰尘抑制甚至实时除尘技术工艺设计等提供了重要的数据参考。
钨表面起弧行为及杂质产生机理研究
-
批准号:11675219
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:76.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:陈俊凌
-
依托单位:
托卡马克第一镜反射率维持与恢复关键技术与机理研究
-
批准号:11475218
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:100.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:陈俊凌
-
依托单位:
准稳态等离子体下新型抗辐照钨基第一壁材料的服役行为研究
-
批准号:11175205
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:64.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:陈俊凌
-
依托单位:
准稳态等离子体下托卡马克第一镜反射率变化机理研究
-
批准号:10775138
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:38.0万元
-
批准年份:2007
-
负责人:陈俊凌
-
依托单位:
厚膜钨基涂层第一壁与准稳态等离子体相互作用研究
-
批准号:10475080
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:32.0万元
-
批准年份:2004
-
负责人:陈俊凌
-
依托单位:
超导托卡马克第一壁锂硅复合射频壁处理新工艺研究
-
批准号:10205016
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:13.0万元
-
批准年份:2002
-
负责人:陈俊凌
-
依托单位:
国内基金
海外基金