在托卡馬克裝置中,面向等離子體部件表面存在一些不與等離子體直接接觸的區(qū)域,即所謂的磁場陰影區(qū),其材料腐蝕與沉積過程很大程度上由電荷交換反應產(chǎn)生的中性粒子所決定,直接影響著材料壽命與裝置中的燃料滯留。但目前托卡馬克上中性粒子的產(chǎn)生規(guī)律尚不清楚,因此很難準確預測中性粒子對未來聚變堆第一壁材料腐蝕與沉積的影響。本文從工程和物理實驗兩方面著手,一方面,在EAST中平面H窗口上設計并搭建了一套基于飛行時間（Timeof Flight,TOF）的低能中性粒子分析儀（Low Energy Neutral Particle Analyzer,LENPA）系統(tǒng),測量中平面附近的中性粒子發(fā)射能譜:另一方面,利用材料與邊界等離子體測試平臺（Material and Plasma Evaluation System,MAPES）設計并開展了中性粒子對第一壁材料的腐蝕實驗,獲得了材料腐蝕的速率。同時,利用診斷測得的中性粒子能譜計算的腐蝕速率與實驗結(jié)果對比,互相驗證,把中性粒子診斷測量和材料輻照實驗結(jié)合起來研究中性粒子對第一壁腐蝕的影響。LENPA系統(tǒng)基于TOF分析法,根據(jù)測量中性粒子在給定距離里的飛行時間,獲得... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 磁約束與核聚變
    1.2 托卡馬克裝置
    1.3 等離子體與壁相互作用
        1.3.1 等離子體與壁相互作用過程
        1.3.2 面對等離子體材料的選擇
    1.4 中性粒子對面向等離子體材料的腐蝕
    1.5 本文研究內(nèi)容和意義
第二章 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    2.1 中性粒子診斷研究現(xiàn)狀
        2.1.1 基于電磁場分析法的中性粒子分析儀
        2.1.2 基于飛行時間分析法的中性粒子分析儀
    2.2 中性粒子對材料腐蝕實驗研究現(xiàn)狀
        2.2.1 JET裝置上中性粒子對材料腐蝕實驗
        2.2.2 AUG裝置上中性粒子對材料腐蝕實驗
        2.2.3 EAST上中性粒子相關實驗
    2.3 本章小結(jié)
第三章 EAST上低能中性粒子分析儀的建設
    3.1 低能中性粒子分析儀設計
        3.1.1 基于TOF的測量方法
        3.1.2 中性粒子脈沖周期
        3.1.3 開門時間
        3.1.4 能量分辨率
    3.2 低能中性粒子分析儀搭建與測試
        3.2.1 真空泵組和真空監(jiān)控、控制系統(tǒng)
        3.2.2 粒子流控制系統(tǒng)
        3.2.3 基于電子倍增管的粒子探測器系統(tǒng)
        3.2.4 超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        3.2.5 激光系統(tǒng)
    3.3 低能中性粒子分析儀運行以及信號初步分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 EAST上中性粒子對材料腐蝕實驗研究
    4.1 實驗設計
        4.1.1 盧瑟福背散射技術(shù)
        4.1.2 樣品結(jié)構(gòu)設計
        4.1.3 保護套筒結(jié)構(gòu)設計
    4.2 樣品的制備
    4.3 等離子體輻照實驗
    4.4 中性粒子對材料實驗腐蝕速率的計算
    4.5 本章小結(jié)
第五章 中性粒子對壁材料腐蝕速率的理論計算
    5.1 等離子體對樣品的平均固體角的計算
    5.2 EAST上中性粒子對材料腐蝕速率的理論計算
    5.3 ASDEX上中性粒子對材料腐蝕速率的理論計算
    5.4 AUG上中性粒子對材料腐蝕速率的理論計算
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 文章的創(chuàng)新性
    6.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Thermal analysis on the EAST tungsten plasma facing components with shaping structure counteracting the misalignment issues[J]. 王保國,朱大煥,丁銳,陳俊凌.  Plasma Science and Technology. 2017(02)
[2]Overview of Development Status for EAST-NBI System[J]. 胡純棟,謝亞紅,謝遠來,劉勝,許永建,梁立振,蔣才超,盛鵬,顧玉明,李軍,劉智民.  Plasma Science and Technology. 2015(10)
[3]圓面探測器對圓面源幾何因子的蒙特卡羅計算[J]. 劉宗良,周劍良.  科技資訊. 2008(06)
[4]磁約束核聚變研究現(xiàn)狀和前景展望[J]. 萬元熙.  現(xiàn)代物理知識. 1999(05)
[5]21 世紀主要能源展望[J]. 王淦昌.  核科學與工程. 1998(02)
[6]慣性約束核聚變[J]. 王淦昌.  科學中國人. 1995(06)
[7]圓盤探測器幾何因子的一種計算方法[J]. 魏信苗,吳治華.  核技術(shù). 1991(01)
[8]圓盤面對放射性面源所張平均立體角的計算[J]. 倪光炯,陶宗英.  核技術(shù). 1979(04)

碩士論文
[1]HT-7托卡馬克中性粒子能譜儀的研究[D]. 許海.合肥工業(yè)大學 2007



本文編號：3627468