EXL-50U球形环中快离子磁场波纹损失的优化模拟研究

作     者：郝保龙 李颖颖 陈伟 郝广周 顾翔 孙恬恬 王嵎民 董家齐 袁保山 彭元凯 石跃江 谢华生 刘敏胜 ENN TEAM Hao Bao-Long;Li Ying-Ying;Chen Wei;Hao Guang-Zhou;Gu Xiang;Sun Tian-Tian;Wang Yu-Min;Dong Jia-Qi;Yuan Bao-Shan;Peng Yuan-Kai;Shi Yue-Jiang;Xie Hua-Sheng;Liu Min-Sheng;ENN TEAM

作者机构：核工业西南物理研究院成都610041 河北省紧凑型聚变重点实验室廊坊065001 新奥科技发展有限公司廊坊065001 

基　　金：国家磁约束核聚变能发展研究专项(批准号:2019YFE03020000) 河北省高端人才计划(批准号:2021HBQZYCSB006) 国家自然科学基金(批准号:11905142)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2023年第72卷第21期

页      码：143-156页

摘      要：EXL-50U装置高参数等离子体的实现对中性束注入(NBI)加热的依赖非常敏感,期望NBI快离子约束良好并通过碰撞慢化把能量传给背景等离子体.本文基于集成模拟给出的平衡位形、快离子分布和装置波纹度数据对快离子波纹损失开展了模拟研究.发现快离子波纹损份额约为37%,局域热斑约0.6 MW/m2,对装置实验运行来说不可接受.其优化方案包括移动等离子体位置和加FI(铁素体钢插件)降低波纹度,增大I_(p)(等离子体电流)以及优化NBI角度.结果显示必须控制波纹度分布且增大I_(p)到600 kA以上,才能使快离子损失降低到3%-4%,局域热斑降低一个量级.本文总结了装置设计时快离子波纹损失评估的方法,包括相空间快离子分布和波纹损失区重合度,全要素慢化时间尺度粒子跟踪.还总结了降低波纹损失的工程和物理途径,为集成模拟迭代优化和装置运行提供模拟支持。

主 题 词：磁约束核聚变 球形环 快离子 磁场波纹 

学科分类：08[工学] 082701[082701] 0827[工学-食品科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.72.20230749

馆 藏 号：203124396...