磁约束装置ppt课件.ppt

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1、磁约束装置等离子体与壁的相互作用李建刚2005/03内容基本概念和图像；基本问题；壁处理；石墨材料；目前该领域的前沿问题稳态运行下的重要问题下一代装置的新问题。几个较为重要的概念物理溅射：入射粒子+固体原子-自由原子E=（m1+m2)2W0/4m1m2化学溅射：入射粒子与碳结合成挥发分子。主要发生在碳材料中。如H、O与C结合成CH或CO等辐射增强升华(Radiationenhancedsublimation)；T>1500C热升华；再循环；解吸和起弧.基本概念PMI过程一方面会造成PFM的损伤；另一方面会给等离子体引入杂质，此外还将对燃料粒子的再循环产生影响。损伤机制：溅射；蒸发；解吸；

2、起弧；背散射；反扩散；表面起泡；氢在晶界处析出等；中子辐照引起的体损伤等面对等离子体材料和等离子体间的相互作用非常复杂第一是器壁（或更一般的面向等离子体物质材料）中放出的各种粒子（包括所吸附的工作气体、杂质气体和组成材料本身的元素）进入等离子体约束区后对等离子体约束特性造成的影响；第二是物质材料本身受等离子体中粒子长期作用后的损伤。壁附近最基本分布图像边界氢分布Plasmaconfigurationandinternalstructure基本图像及过程边缘等离子体和其周围壁的相互作用将对等离子体芯部产生重要的影响边缘等离子体是热绝缘层，同时控制杂质进入到等离子体芯部；壁受很强的热负荷以及来

3、自芯部粒子的轰击，材料腐蚀及杂质产生；氢的再循环过程的控制及对等离子体密度控制的影响；在热和粒子作用下材料性能的稳定及使用安全性/微观结构的变化中子辐照后材料活化及变性等离子体与壁相互作用中的基本问题壁处理：除去杂质（Z>2，特别是氧）、降底氢的再循环。面对等离子体的材料低Z（主要是碳、铍）材料、高Z材料：W、Mo。Erosionandredeposition;氚及灰的滞留和去除；中子辐照壁处理的目的1、降底杂质，特别是氧（重杂质含量小于0.02%，轻杂质控制在2-3%以下）2、控制再循环3、屏蔽金属（来自第一壁）杂质4、去除C/D复合涂层Roleofthewallconditioning

4、TodepleteoxygenandhydrogenonthetopsurfaceoftheplasmafacingwallsDischargeCleaning:O,HfromwallstopumpGettering,coating:O,HdepletedfreshfilmThismightbedonewithmaindischargesthemselvesbuttimeconsumingbylowpowercwdischargesLackinginO,Hmakeswideareaofwallsagoodsinkoftheparticles(wallpumping)WhyOmustbere

5、duced?HigherdensitylimitduetolowerOcontent氧杂质问题在石墨限制器中，氧起着特殊的作用。当高能氧离子先滞留在植入区，直到每个碳原子+约0.25个氧原子，而后它以CO和CO2的形态再发射，其产额接近1。这些分子不都是以热能的形式释放，而显示有一约0.25eV的快成份。在主等离子体中有较高的穿透几率，在吸解和电离后，CO和CO2成为等离子体碳杂质和氧杂质源。氧离子轰击碳形成CO和CO2差不多为1的产额及其挥发性意味着：在碳壁装置中氧以接近于1的再循环系数再循环。WhyhydrogenrecyclingmustbereducedhigherHfactord

6、uetolowerrecycling石墨中因多孔而吸附的H2和H2O，CO和CO2气体以及石墨中因H粒子的化学溅射而产生的挥发性CHx等参与再循环，使得燃料粒子的再循环有可能大于1壁处理的方法烘烤：100-350C，去除装置中的水。GDC:H2(He),0.2-2kV,1-5A,E=eV,去除装置中的去氧、碳等轻杂质。TDC:高频率的短脉冲等离子体放电，去除装置中的去氧、碳等轻杂质。射频清洗：在有磁场的情况下，利用离子回旋共振产生等离子体，去除装置中的去氧、碳等轻杂质。PlasmaproductionResonantlaysinsideVVEnoughESuitablefillingp

7、ressureASIPPHT-7Te:He4~10eVH22~5eVTi:H2:0.5~2keV,D2:0.3~0.5keVhightailupto30keVne~0.5~3x1017m-3ParticleRemovingASIPPHT-7ThecleaningefficiencyisindependenttoRFfrequencyWeaklyrelatedtoBTPulsedmodeisusedTheoptimized