負氫離子源(Negative Hydrogen Ion Source)是一種能夠產(chǎn)生并能引出負氫離子裝置,由于負氫離子的中性化效率高,負氫離子在核聚變裝置上廣泛應(yīng)用。負氫離子源作為中性束注入系統(tǒng)(NBI)的起始部分具有重要的作用,因為只有從負氫離子源內(nèi)引出足夠負氫離子整個NBI才有意義。負氫離子源設(shè)計的最終目的是引出60 A的負氫離子,這對于目前來說是一個巨大的技術(shù)和科學(xué)的難題,因此需要對負氫離子源引出部分的物理運作規(guī)律有詳細的了解。負氫離子的存活距離比較短,一般只有在靠近引出部分產(chǎn)生的才能引出,加上負氫離子源的引出部分包括負氫離子的產(chǎn)生和引出,所以研究負氫離子源的引出部分意義重大。現(xiàn)在的有關(guān)負氫離子源的認知基本上都是從實驗上得來的,但是實驗畢竟對負氫離子源內(nèi)部的工作原理和粒子的運行規(guī)律不能直觀的掌握。這就需要通過數(shù)值模擬來獲得負氫離子源內(nèi)離子運作的規(guī)律。因此本文通過程序模擬的方式將負氫離子源引出部分的物理變化過程直觀的展示出來,并總結(jié)了模擬過程中得到的各物理量的變化規(guī)律。首先,本文建立了基于PIC-IFE-MCC(質(zhì)點網(wǎng)格法-浸入式有限元-蒙特卡洛碰撞法)相結(jié)合的全三維的模擬程序來對...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的
        1.1.1 課題背景與意義
        1.1.2 研究目的
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 數(shù)值模擬模型的建立
    2.1 引言
    2.2 計算區(qū)域及模型的設(shè)置
    2.3 數(shù)值模擬相關(guān)理論
    2.4 PIC-IFE-MCC模擬方法簡介
        2.4.1 整體介紹
        2.4.2 初始粒子條件與粒子的運動方程
        2.4.3 碰撞分析
        2.4.4 電荷分配與電場求解
    2.5 本章小結(jié)
第3章 負氫離子源數(shù)值模擬初始設(shè)置與驗證
    3.1 引言
    3.2 無量綱化參考量選擇
    3.3 計算區(qū)域及參數(shù)設(shè)置
        3.3.1 模型無量綱化設(shè)置
        3.3.2 網(wǎng)格設(shè)置與時間步長設(shè)置
    3.4 初始模擬結(jié)果驗證比對
    3.5 本章小結(jié)
第4章 負氫離子源引出過程的數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 無碰撞過程模擬研究
        4.2.1 電勢的求解
        4.2.2 粒子分布狀況
        4.2.3 引出電子的電流
    4.3 碰撞結(jié)果及分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 引出柵極熱負載和半月板分析
    5.1 引言
    5.2 熱負載的分析
        5.2.1 熱負載的分布位置
        5.2.2 熱負載大小計算
    5.3 引出柵極電勢對半月板的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3863785