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HT-7装置液态锂限制器实验中锂的腐蚀与沉积特性的研究

孟献才 左桂忠 任君 孙震 徐伟 黄明 李美姮 邓辉球 胡建生 胡望宇

HT-7装置液态锂限制器实验中锂的腐蚀与沉积特性的研究

孟献才, 左桂忠, 任君, 孙震, 徐伟, 黄明, 李美姮, 邓辉球, 胡建生, 胡望宇
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  • 在磁约束聚变等离子体装置中, 面对等离子体的第一壁将直接影响高温等离子体性能及第一壁寿命, 具有表面自我修复的、能有效抑制边界粒子再循环的液态金属锂第一壁越来越被重视, 其中液态锂第一壁与等离子体相互作用的研究尤其重要. 本文研究了HT-7装置液态锂限制器实验中锂的表面腐蚀及在装置内沉积特性、及其对等离子体性能影响. 实验表明, 当锂与等离子体相互作用较弱时, 锂以微弱的蒸发及溅射形式从表面腐蚀并进入等离子体, 表现为锂的线辐射有所增强, 等离子体内杂质水平降低, 氢再循环降低, 有利于等离子体约束性能提高; 当锂与等离子体间的相互作用比较强时, 锂主要以锂滴形式直接进入等离子体, 引起锂的辐射爆发, 最终引发等离子体放电破裂. 通过对锂斑及样品的分析发现, 锂主要沉积在限制器周围, 并且在低场侧及沿着等离子体电流方向沉积居多, 表现为极向和环向分布不均匀, 这也导致边界粒子再循环分布的不均匀. 这些实验为研究液态锂第一壁与等离子体相互作用, 分析液态锂第一壁在托卡马克装置上应用具有重要参考意义.
      通信作者: 胡建生, hujs@ipp.ac.cn;wyuhu@hnu.edu.cn ; 胡望宇, hujs@ipp.ac.cn;wyuhu@hnu.edu.cn
    • 基金项目: 国家磁约束核聚变能研究专项(批准号: 2013 GB114004, 2014 GB124006)和国家自然科学基金(批准号: 11405210, 11105181)资助的课题.
    [1]

    Krasheninnikov S I, Smirnov R D, Rudakov D L 2011 Plasma Phys. Controlled Fusion 53 083001

    [2]

    Huang Z H, Yan L W, Yukihiro T, Feng Z, Cheng J, Hong W Y, Pan Y D, Yang Q W, Duan X R 2015 Chin. Phys. B 24 7

    [3]

    Huang Y, Sun J Z, Sang C F, Ding F, Wang D Z 2014 Acta Phys. Sin. 63 035204 (in Chinese) [黄艳, 孙继忠,桑超峰, 丁芳, 王德真 2014 物理学报 63 035204]

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    Vertkov A, Luyblinski I, Evtikhin V, Mazzitelli G, Apicella M L, Lazarev V, Alekseyev A, Khonlyakov S 2007 Fusion Eng. Des. 82 1627

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    Pericoli R V, Alekseyev A, Angelini B, Annibaldi S V, Apicella M L, Apruzzese G, Barbato E, Berrino J, Bertocchi A, Bin W, Bombarda F, Bracco G, Bruschi A, Buratti P, Calabro G, Cardinali A, Carraro L, Castaldo C, Centioli C, Cesario R, Cirant S, Cocilovo V, Crisanti F D, Antona G D, Angelis R D, Benedetti M D, Marco F, Esposito B, Frigione D, Gabellieri L, Gandini F, Giovannozzi E, Granucci G, Gravanti F, Grossetti G, Grosso G, Lannone F, Kroegler H, Lazarev V, Lazzaro E, Leigheb M, Lyublinski I E, Lubyako L, Maddaluno G, Marinucci M, Marocco D, Martin J R, Mazzitelli G, Mazzotta C, Mellera V, Mirizzi F, Monari G, Moro A, Muzzini V, Nowak S, Orsitto F P, Panaccione L, Panella M, Pieroni L, Podda S, Puiatti M E, Ravera G, Regnoli G, Romanelli F, Romanelli M, Shalashov A, Simonetto A, Smeulders P, Sozzi C, Sternini E, Tartari U, Tilia B, Tuccillo A A, Tudisco O, Valisa M, Vertkov A, Vitale V, Vlad G, Zagorski R, Zonca F 2007 Nucl. Fusion 47 S608

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-03
  • 修回日期:  2015-06-09
  • 刊出日期:  2015-11-05

HT-7装置液态锂限制器实验中锂的腐蚀与沉积特性的研究

    基金项目: 

    国家磁约束核聚变能研究专项(批准号: 2013 GB114004, 2014 GB124006)和国家自然科学基金(批准号: 11405210, 11105181)资助的课题.

摘要: 在磁约束聚变等离子体装置中, 面对等离子体的第一壁将直接影响高温等离子体性能及第一壁寿命, 具有表面自我修复的、能有效抑制边界粒子再循环的液态金属锂第一壁越来越被重视, 其中液态锂第一壁与等离子体相互作用的研究尤其重要. 本文研究了HT-7装置液态锂限制器实验中锂的表面腐蚀及在装置内沉积特性、及其对等离子体性能影响. 实验表明, 当锂与等离子体相互作用较弱时, 锂以微弱的蒸发及溅射形式从表面腐蚀并进入等离子体, 表现为锂的线辐射有所增强, 等离子体内杂质水平降低, 氢再循环降低, 有利于等离子体约束性能提高; 当锂与等离子体间的相互作用比较强时, 锂主要以锂滴形式直接进入等离子体, 引起锂的辐射爆发, 最终引发等离子体放电破裂. 通过对锂斑及样品的分析发现, 锂主要沉积在限制器周围, 并且在低场侧及沿着等离子体电流方向沉积居多, 表现为极向和环向分布不均匀, 这也导致边界粒子再循环分布的不均匀. 这些实验为研究液态锂第一壁与等离子体相互作用, 分析液态锂第一壁在托卡马克装置上应用具有重要参考意义.

English Abstract

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