磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究

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1、東華大學碩士學位論文磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究專業(yè)名稱：物理學作者姓名：鐘德俊指導(dǎo)老師：查學軍學校代碼：10255學號：2121337磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究STUDYOFIMPURITYRADIATIONINEDGELAYEROFMAGNETICCONFINEDPLASMAS姓名：鐘德俊專業(yè)：物理學指導(dǎo)教師：查學軍答辯日期：2015年5月21日東華大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學術(shù)道德，崇尚嚴謹學風。所呈交的學位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文

2、不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對所寫的內(nèi)容負責，并完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：簽字日期：年月日磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究摘要磁約束聚變裝置是當前世界上研究受控熱核聚變的主要裝置，裝置里位于芯部等離子體與第一壁之間的邊界等離子體，由于和第一壁直接相互作用，因此等離子體中雜質(zhì)的存在不可避免。根據(jù)實驗條件及裝置使用材料的不同，等離子體中雜質(zhì)種類在從低Z雜質(zhì)到高Z雜質(zhì)一個很寬的范圍內(nèi)分布。邊界層中的雜質(zhì)離子會因為受到各種力的作用進入

3、到芯部，從而污染芯部等離子體，雜質(zhì)所產(chǎn)生的輻射功率損失使等離子體的溫度降低，最終可導(dǎo)致等離子體約束時間減小并可導(dǎo)致等離子體熄滅?？梢?，邊界等離子體行為將直接影響磁約束聚變裝置及未來聚變堆的排灰、排熱和雜質(zhì)控制，邊界層雜質(zhì)問題的研究是托卡馬克類磁約束聚變裝置研究的前沿課題。由于磁約束聚變研究中邊界等離子體輸運過程的復(fù)雜性，其主要的理論研究手段是借助大型數(shù)值模擬程序來進行邊界等離子體（偏濾器物理）的研究。EMC3-EIREN是當今世界上唯一的研究三維邊界等離子體和雜質(zhì)輸運的并行程序包，它采用了蒙特卡羅模擬方法來求解流體模型的輸運方程組。該大型模擬程序包

4、以聚變裝置的真實邊界幾何位形為計算區(qū)間，緊密結(jié)合了邊界層具體物理參數(shù)，因而模擬結(jié)果能充分體現(xiàn)具體裝置邊緣等離子體的特性，是當前tokamak和仿星器邊界輸運研究的重要工具，本論文應(yīng)用大型數(shù)值模擬程序I磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究EMC3-EIRENE程序模擬了ITER裝置在電流爬升階段，分立限制器濺射出來的鈹雜質(zhì)在邊界層的三維輸運和輻射功率，得到了鈹雜質(zhì)的密度分布特性等；同時自編程序在日冕平衡和非日冕平衡（考慮雜質(zhì)輸運效應(yīng)）條件下分別計算了等離子體邊界sol層里，鈹（Be）雜質(zhì)各個價態(tài)輻射的總功率，并和三維程序EMC3-EIRENE的計算結(jié)

5、果作對比，結(jié)果符合很好。開展該模擬研究對于研究有關(guān)ITER邊界等離子體輸運的科學問題具有一定的意義。關(guān)鍵詞：日冕平衡；ITER；托卡馬克；邊界層；EMC3-EIRENE；雜質(zhì)輸運；雜質(zhì)輻射II磁約束等離子體邊界層里雜質(zhì)輻射的研究STUDYOFIMPURITYRADIATIONINEDGELAYEROFMAGNETICCONFINEDPLASMASABSTRACTMagneticconfinedfusiondeviceisamainschemefortheresearchofcontrolledthermonuclearfusion.Theedgep

6、lasmabetweenthecoreplasmaandthefirstwallofthiskindofdevicealwaysinteractwiththefirstwalldirectlyandthusunavoidablygeneratesimpuritiesinplasmas.TheimpuritycategoryvariesinawiderangefromlowZtohighZaccordingtodifferentexperimentalconditionsandthematerialsofthefirstwall.Theimpurit

7、yionswillbeforcedintothecoreregionandcontaminatecoreplasmas.Theradiationlossescausedbyimpuritiesreducetheplasmatemperatureandconsequentlyleadtoareductionofconfinementtimeordisruption.Sothebehaviorofedgeplasmasplayanimportantroleinashremoval,heatremovalandimpuritycontrolofmagne

8、ticconfineddevicesandfuturefusionreactors.Thestudyofimpuritie