在聚變裝置運(yùn)行過(guò)程中,等離子體與壁材料相互作用（Plasma-Wall Interaction,PWI）的過(guò)程會(huì)引起燃料滯留、雜質(zhì)沉積、材料濺射等一系列相互作用過(guò)程。利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜原位診斷托卡馬克第一壁材料的可行性已經(jīng)被驗(yàn)證,包括沉積層的成分和含量、深度分度、燃料滯留等多個(gè)過(guò)程。鎢材料是重要的第一壁材料之一,研究等離子體與鎢材料的相互作用對(duì)理解等離子體與壁材料相互作用的物理機(jī)理有重要的參考作用。另外在固定窗口原位診斷第一壁材料的過(guò)程中,不可避免地會(huì)涉及由于激光燒蝕角度不同而引起誤差�？紤]到這幾個(gè)方面,本課題主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究:本文第二章介紹了LIP的產(chǎn)生機(jī)理,LIBS的工作原理,等離子體輻射光譜的基本過(guò)程以及電子密度和電子溫度的求解手段。介紹了搭建的實(shí)驗(yàn)室LIBS平臺(tái),設(shè)置了各實(shí)驗(yàn)裝置之間的時(shí)序延遲,測(cè)試了在不同延遲下達(dá)到樣品表面的激光能量。為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究做好理論和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。本文第三章通過(guò)研究不同時(shí)間延遲下,鎢等離子體的主要存在形式和具有代表性的鎢等離子體譜線,確定了典型的鎢原子和鎢離子譜線。研究其在相同實(shí)驗(yàn)條件下譜線強(qiáng)度隨時(shí)間演化規(guī)律,以及信背比隨時(shí)間的演化規(guī)律,計(jì)算... 

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971-2009年間各國(guó)通過(guò)核電而避免的死亡人數(shù)[4]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-3-制約等等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是解決能源問(wèn)題的極具潛力的方案。目前，可能實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)有以下幾種：DDT(1.0MeV)p(3.0MeV)（1-1）32DDHe(0.8MeV)n(2.4MeV)（1-2）42DTHe(3.5MeV)n(14.1MeV)（1-3）3422DHeHe(3.7MeV)p(14.7MeV)（1-4）上述幾種聚變反應(yīng)的反應(yīng)截面如圖1-2所示：圖1-2幾種聚變反應(yīng)的反應(yīng)截面[11]其中最容易實(shí)現(xiàn)的聚變反應(yīng)是D-T聚變反應(yīng)。相對(duì)于其他能源而言，氘的儲(chǔ)量非常豐富，每升海水中能夠提煉出0.03g氘，所能產(chǎn)生的聚變能量相當(dāng)于300升汽油。氚在自然界中雖然僅存在少量且具有放射性，但可通過(guò)鋰制成，如公式（1-5）和（1-6）所示，且地殼中有大量的鋰存在。除此之外，作為反應(yīng)物的氘和鋰都沒(méi)有放射性。一旦“點(diǎn)火”成功，D-T聚變反應(yīng)產(chǎn)生的額凈能量大約是核裂變的4倍。6432LinTHe4.8MeV（1-5）7432Lin(2.5MeV)THen（1-6）但實(shí)現(xiàn)核聚變并非易事，除了提供足夠高的溫度以使顆粒能夠克服庫(kù)侖勢(shì)壘之外，該溫度還必須保持足夠的約束時(shí)間和足夠的粒子數(shù)密度。1957年，勞森證明了離子密度和約束時(shí)間的乘積決定了有效聚變的最低條件，即勞森判據(jù)：213Tn10keVs/m（1-7）正因聚變反應(yīng)的條件如此苛刻，在聚變過(guò)程中，系統(tǒng)的任何故障都直接導(dǎo)致

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-7-圖1-4LIDS、LIAS、LIBS的基本原理圖[50]激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）是一種利用激光照射燒蝕待測(cè)樣品，在樣品表面產(chǎn)生等離子體的原子發(fā)射光譜技術(shù)，通過(guò)分析等離子體發(fā)射光譜來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中的全元素識(shí)別和定量，已被認(rèn)為是未來(lái)原子光譜分析法的“超級(jí)明星”。其原理圖如圖1-5所示。因其具有多元素同時(shí)快速分析、無(wú)需制備樣品、未破壞分析、原位和在線分析等諸多優(yōu)點(diǎn)，在煤質(zhì)檢測(cè)[51]、食品分析[52]、爆炸性殘留物和其他有害物質(zhì)的檢測(cè)[53]、合金制造[54]、生物肥料[55]的檢測(cè)等眾多領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)可。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀2001年，俄羅斯的Razdobarin等人首先提出了一種基于LIBS的新技術(shù)用于探測(cè)面向等離子體材料和下一代聚變裝置（如ITER）中等離子體組件凹槽內(nèi)的成分。通過(guò)簡(jiǎn)單的原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了該方法的適用性，為核聚變裝置中測(cè)量粉塵積累提供了一種有效的非侵入式原位表面分析方法。并指出了該方法的一些固有優(yōu)點(diǎn)和難點(diǎn)[56]。2007年，法國(guó)的Grisolia等人率先將在研究加熱激光脈沖后的表面溫度相應(yīng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行LIBS實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明這兩種方法結(jié)合使用，既可以測(cè)定共沉積層中氘濃度，又可以測(cè)定塊狀材料上共沉積碳的總量，并提出了一些將激光系統(tǒng)應(yīng)用于托卡馬克尚待解決的問(wèn)題[57]。2011年，Gasiora等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了LIBS技術(shù)對(duì)于混合沉積層中存在的少量燃料也能得到結(jié)果，但應(yīng)該重點(diǎn)研究校

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Preliminary results of in situ laser-induced breakdown spectroscopy for the first wall diagnostics on EAST[J]. 胡振華,李聰,肖青梅,劉平,丁芳,毛紅敏,吳婧,趙棟燁,丁洪斌,羅廣南,EAST team.  Plasma Science and Technology. 2017(02)

博士論文
[1]EAST壁材料納秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜診斷技術(shù)研究[D]. 劉平.大連理工大學(xué) 2018
[2]聚變裝置面對(duì)等離子體材料激光誘導(dǎo)擊穿光譜原位診斷技術(shù)研究[D]. 李聰.大連理工大學(xué) 2015
[3]托卡馬克類ITER第一壁材料激光燒蝕光譜和質(zhì)譜研究[D]. 肖青梅.大連理工大學(xué) 2014



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