EAST辐射偏滤器运行模式下等离子体杂质浓度评估方法

作     者：计华健 张洪明 杨秀达 尹相辉 李克栋 何梁 符佳 王福地 沈永才 万顺宽 吕波 龚学余 龚先祖 臧庆 王嵎民 林新 王守信 JI Huajian;ZHANG Hongming;YANG Xiuda;YIN Xianghui;LI Kedong;HE Liang;FU Jia;WANG Fudi;SHEN Yongcai;WAN Shunkuan;LYU Bo;GONG Xueyu;GONG Xianzu;ZANG Qing;WANG Yumin;LIN Xin;WANG Shouxin

作者机构：南华大学电气工程学院衡阳421001 中国科学院合肥物质研究院等离子体物理研究所合肥230031 合肥师范学院物理与材料工程学院合肥230070 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院合肥230031 

出 版 物：《核技术》 (Nuclear Techniques)

年 卷 期：2022年第45卷第3期

页      面：59-66页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划磁约束聚变能源研究专项(No.2017YFE0301300、No.2018YFE0301100、No.2019YFE03030002、No.2018YFE0303103) 国家自然科学基金(No.11805231) 安徽省重点研究与开发计划项目(No.202104a06020021) 安徽省自然科学基金(No.1908085J01、No.2008085QA39) 中科院等离子体物理研究所科学基金(No.DSJJ-202002) 磁约束聚变安徽省实验室开放基金项目(No.2021AMF01002) 安徽高校协同创新项目(No.GXXT-2021-029) 

主　　题：杂质浓度 杂质输运 脱靶运行 极紫外光谱仪 有效电荷数 

摘      要：通过在偏滤器区域充入适量氖气(Ne)或氩气(Ar),东方超环(Experimental Advanced Super-conducting Tokamak,EAST)托卡马克装置实现了辐射偏滤器运行模式。在辐射偏滤器运行模式下,靶板热负荷显著降低,有效缓解了高能粒子流对偏滤器靶板的损伤。但是在偏滤器区域充入过量杂质气体时,杂质粒子会沿着磁力线进入主等离子体,影响主等离子体的约束性能,甚至导致等离子体破裂。因此,有必要研究偏滤器区域等离子体杂质浓度的估算方法,分析充入杂质气体时该区域杂质的定量变化,以此来评估充入的杂质气体对芯部等离子体约束性能的影响。本文针对不同的杂质种类,建立了不同的杂质浓度估算方法。对于钨杂质,通过极紫外光谱(Extreme Ultraviolet Spectroscopy,EUV)诊断系统测量偏滤器区域钨杂质的辐射强度,再根据碰撞-辐射模型对该区域的钨杂质浓度进行了估算。对于Ne杂质,则通过等离子体有效电荷数(Z_(eff))的变化进行了Ne杂质浓度估算。基于估算结果,对辐射偏滤器条件下的芯部杂质行为进行了讨论。上述杂质浓度评估方法对开展辐射偏滤器条件下等离子体约束性能研究,优化辐射偏滤器运行参数有重要意义。