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中国聚变工程试验堆上新经典撕裂模和纵场波纹扰动叠加效应对alpha粒子损失影响的数值模拟

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物理学报 2021年第11期70卷 160-170页

作者：郝保龙陈伟李国强王晓静王兆亮吴斌臧庆揭银先林晓东高翔 cfetr team 深圳大学新能源研究中心深圳518060 核工业西南物理研究院成都610225 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 不详

托卡马克聚变堆中高能量alpha粒子的良好约束是获得稳态燃烧等离子体的前提,除了磁场波纹损失,不稳定性也会引起额外的损失.本文基于中国聚变工程试验堆(cfetr)参数, alpha粒子初始分布和新经典撕裂模(NTM)扰动分布,利用粒子导心跟踪方... 详细信息

托卡马克聚变堆中高能量alpha粒子的良好约束是获得稳态燃烧等离子体的前提,除了磁场波纹损失,不稳定性也会引起额外的损失.本文基于中国聚变工程试验堆(cfetr)参数, alpha粒子初始分布和新经典撕裂模(NTM)扰动分布,利用粒子导心跟踪方法分别对磁场波纹和NTM两种扰动及叠加下的粒子损失进行了详细的数值模拟.结果显示粒子损失份额不随NTM扰动幅度增大而增大,两种扰动的叠加效应不明显.通过扫描装置波纹度大小以及分析相空间粒子密度和波纹损失区分布,确认原因是cfetr波纹损失区较小,没有覆盖高能量粒子(EP)密度和NTM扰动主要分布区.此外, NTM没有引起直接粒子损失和俘获粒子剖面坍塌.显著的俘获粒子密度剖面展平,并扩展到波纹损失区是两种扰动叠加效应显著的前提.无碰撞波纹随机扩散是cfetr初始分布alpha粒子的主要损失通道,通行粒子约束不受磁场波纹影响.本文研究结果对cfetr概念设计中alpha粒子物理和低频不稳定性下的EP行为具有重要意义.

关键词：托卡马克 alpha粒子磁场波纹新经典撕裂模

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高能量粒子再分布模型在cfetr上的应用

核聚变与等离子体物理 2023年第1期43卷 105-111页

作者：郝保龙陈伟李国强王晓静吴斌高翔 cfetr team 深圳大学新能源研究中心深圳518060 核工业西南物理研究院成都610041 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

在中国聚变工程实验堆(cfetr)设计参数下,利用一种高能量粒子(EP)物理简化模型分析了磁流体动力学(MHD)不稳定中新经典撕裂模(NTM)引起的粒子再分布和损失。相位矢量旋转法利用EP相空间中小间隔区域内跟踪探测粒子对来判定粒子轨道随机... 详细信息

在中国聚变工程实验堆(cfetr)设计参数下,利用一种高能量粒子(EP)物理简化模型分析了磁流体动力学(MHD)不稳定中新经典撕裂模(NTM)引起的粒子再分布和损失。相位矢量旋转法利用EP相空间中小间隔区域内跟踪探测粒子对来判定粒子轨道随机与否,即记录连接矢量旋转角的方法标记该区域是否存在KAM面破缺,以此为据修正相空间的粒子分布函数和判断粒子损失。利用相空间探测粒子对相位矢量旋转法标记一定NTM幅度下的随机区域分布并迭代得到稳态分布剖面。对捕获粒子区域的共振岛探测结果表明,低频或零频率扰动不会与高能量α粒子形成有效共振,MHD扰动和有效碰撞效应可能使捕获-通行轨道边界附近形成损失通道。

关键词： cfetr α粒子导心轨道不稳定性

cfetr α粒子在纵场波纹扰动下的损失模拟

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中国科学：物理学、力学、天文学 2020年第6期50卷 83-100页

作者：郝保龙陈伟蔡辉山李国强王丰吴斌王进芳陈佳乐王兆亮高翔 CHAN Vincent cfetr team 深圳大学新能源研究中心深圳518060 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室深圳518060 核工业西南物理研究院成都610041 中国科学技术大学物理学院工程与应用物理系合肥230026 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 大连理工大学物理学院大连11602

托卡马克燃烧等离子体中高能α粒子的损失和输运是聚变实验和模拟研究中的关键问题,纵场磁体分立性导致的磁场波纹扰动可能引起显著的α粒子损失.本文利用粒子导心轨道跟踪程序ORBIT和等离子体输运程序TRANSP/NUBEAM针对中国聚变工程实... 详细信息

托卡马克燃烧等离子体中高能α粒子的损失和输运是聚变实验和模拟研究中的关键问题,纵场磁体分立性导致的磁场波纹扰动可能引起显著的α粒子损失.本文利用粒子导心轨道跟踪程序ORBIT和等离子体输运程序TRANSP/NUBEAM针对中国聚变工程实验堆(cfetr)920 MW混杂运行模式参数进行波纹损失相关的数值模拟,分别考虑了α粒子初始分布、稳态慢化分布、不同碰撞率和不同分布剖面模型,得到了损失份额、损失位置以及局域热负荷等信息,结果显示cfetr混杂运行模式下α粒子波纹损失引起的局域热负荷约为0.13 MW/m2,在聚变堆第一壁安全阈值0.5 MW/m2允许范围内,本文还分别从物理和工程角度讨论了降低波纹损失的途径.

关键词：聚变堆托卡马克 α粒子纵场波纹

Simulation of Rotating Asymmetric Sideways Forces during Vertical Displacement Events in cfetr

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Chinese Physics Letters 2024年第8期41卷 39-44页

作者： Changzhi Jiang Shunwen Wang Zhenyu Zhou Di Hu Bo Li JOREK team School of Physics Beihang UniversityBeijing 100191China

Tokamak plasmas with elongated cross sections are susceptible to vertical displacement events(VDEs),which can damage the first wall via heat flux or electromagnetic(EM)*** present a 3D nonlinear reduced magnetohydrodynamic(MHD)simulation of cfetr plasma during a cold VDE following the thermal quench,focusing on the relationship among the EM force,plasma displacement,and the n=1 *** dominant mode,identified as m/n=2/1,becomes destabilized when most of the current is contracted within the q=2 *** displacement of the plasma current centroid is less than that of the magnetic axis due to the presence of SOL current in the open field line ***,the symmetric component of the induced vacuum vessel current is significantly *** direction of the sideways force keeps a constant phase approximately compared to the asymmetric component of the vacuum vessel current and the SOL current,which in turn keep in-phase with the dominant 2/1 *** amplitudes are also closely associated with the growth of the dominant *** findings provide insights into potential methods for controlling the phase and amplitude of sideways forces during VDEs in the future.

关键词： cfetr displacement vacuum

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中性束注入器真空系统差分抽气性能优化研究

真空科学与技术学报 2020年第2期40卷 113-118页

作者：郎嘉琪谢远来胡纯栋 NBI团队中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

中性束在真空室内传输的过程中需要一个真空梯度分布的环境,EAST中性束注入器(NBI)的真空室采用差分式结构来满足真空梯度分布的要求。真空室内气体挡板安装位置的不同会影响真空空间气体分子密度分布,从而对真空梯度的分布产生影响。运... 详细信息

中性束在真空室内传输的过程中需要一个真空梯度分布的环境,EAST中性束注入器(NBI)的真空室采用差分式结构来满足真空梯度分布的要求。真空室内气体挡板安装位置的不同会影响真空空间气体分子密度分布,从而对真空梯度的分布产生影响。运用Molflow软件模拟分析气体挡板在不同安装位置情况下,真空室内真空梯度和后低温冷凝屏热负荷分布的分布情况,分析得出了L=1.35~1.38 m是气体挡板最佳的安装位置。为cfetr NBI真空室的真空梯度的设计提供一定的借鉴和参考。

关键词：中性束加热真空梯度 Molflow软件气体挡板

基于常规托卡马克的多功能聚变工程实验堆堆芯初步设计与分析

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核科学与工程 2013年第3期33卷 280-286页

作者：汪晖陈德鸿段文学蒋洁琼侯雅巍吴宜灿 FDS团队中国科学院核能安全技术研究所安徽合肥230031

多功能聚变工程实验堆(FDS-MFX)是FDS团队提出的一个用于验证聚变和混合示范堆相关技术的概念,其可作为中国聚变工程实验堆(cfetr)的候选方案。其聚变堆芯首选常规托卡马克,其他选择还有球形托卡马克,磁镜等。本文依据FDS团队自主研发... 详细信息

多功能聚变工程实验堆(FDS-MFX)是FDS团队提出的一个用于验证聚变和混合示范堆相关技术的概念,其可作为中国聚变工程实验堆(cfetr)的候选方案。其聚变堆芯首选常规托卡马克,其他选择还有球形托卡马克,磁镜等。本文依据FDS团队自主研发的聚变反应堆设计参数优化与经济性分析软件SYSCODE对基于常规托卡马克的FDS-MFX堆芯进行了设计与分析,给出一个基于ITER物理设计基础的堆芯初步设计方案,并用托卡马克模拟程序(TSC)进行了等离子体平衡计算和放电模拟,结果表明设计方案初步可行。

关键词：聚变混合堆堆芯设计等离子体物理平衡模拟