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(xué)碩士學(xué)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(xué)作者姓名：鐘德俊指導(dǎo)老師：查學(xué)軍學(xué)校代碼：10255學(xué)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(xué)指導(dǎo)教師：查學(xué)軍答辯日期：2015年5月21日東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)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(gè)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(fù)責(zé)，并完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)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(dāng)前世界上研究受控?zé)岷司圩兊闹饕b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(shí)驗(yàn)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(gè)很寬的范圍內(nèi)分布。邊界層中的雜質(zhì)離子會(huì)因?yàn)槭艿礁鞣N力的作用進(jìn)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(shí)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(yùn)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(jìn)行邊界等離子體（偏濾器物理）的研究。EMC3-EIREN是當(dāng)今世界上唯一的研究三維邊界等離子體和雜質(zhì)輸運(yùn)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(yùn)方程組。該大型模擬程序包

4、以聚變裝置的真實(shí)邊界幾何位形為計(jì)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(dāng)前tokamak和仿星器邊界輸運(yùn)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(yùn)和輻射功率，得到了鈹雜質(zhì)的密度分布特性等；同時(shí)自編程序在日冕平衡和非日冕平衡（考慮雜質(zhì)輸運(yùn)效應(yīng)）條件下分別計(jì)算了等離子體邊界sol層里，鈹（Be）雜質(zhì)各個(gè)價(jià)態(tài)輻射的總功率，并和三維程序EMC3-EIRENE的計(jì)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(yùn)的科學(xué)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(yùn)；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