聚變能是解決未來能源問題的最有希望的途徑之一,而磁約束聚變是聚變能研究的重點之一。聚變研究五六十年來,人們發(fā)展了很多磁約束聚變裝置,其中托卡馬克被認為是最有潛力的一種裝置,并在全世界范圍內建立了大量的實驗裝置。托卡馬克研究涉及的問題非常廣泛,這也就要求人們的通力合作,國際熱核實驗堆ITER計劃的確立,是磁約束聚變研究里程碑式的成就。隨后,托卡馬克的研究多是以ITER為目標來展開。ITER和其他DEMO堆一起,承載著未來幾十年的托卡馬克甚至可以說是磁約束聚變研究的重任。EAST是全世界第一個全超導托卡馬克裝置,2006年裝置建成并投入運行以來,經(jīng)歷了多次改造升級,也實現(xiàn)了很多等離子體參數(shù)的突破,是我國聚變能研究的標志之一。EAST真空室表面積約為60m2,等離子體體積約為48m3,面向等離子體材料第一壁為鉬瓦,上偏濾器為鎢銅材料,下偏濾器為石墨材料。EAST上采取的壁處理技術有多種,主要為烘烤、直流輝光放電清洗、離子回旋放電清洗和硅化、鋰化涂層等。本文主要以EAST為載體分析了這些壁處理技術對器壁條件以及等離子體性能的影響。得到的主要結論有：(1)烘烤效果受烘烤溫度和烘烤時間影響最大,烘烤是通過高溫使吸附在壁上的雜質解吸,主要對低能鍵吸附的雜質和高Z的有機雜質的清除效果比較好,長時間烘烤后的真空室真空條件有所改善,但仍不能滿足高性能的等離子體放電。(2)放電清洗中,由于粒子能夠獲得很高的能量再去撞擊壁面,所以對于高能鍵吸附的雜質也有很好的清除作用,放電清洗有助于雜質的清除、等離子體的建立,放電清洗的效果視工作氣體的不同而有所差異,氫同位素的放電清洗主要是化學反應的參與使得對雜質的清除效果略好于He的放電清洗,但氫同位素本身的滯留會影響等離子體密度控制,不過D2放電清洗對氫的去除效果仍然要好于He放電清洗。兩種放電清洗的效果差異也很顯著。GDC的清洗更為均勻,但是GDC不能在磁場環(huán)境下實施。ICRF則需要有磁場,這種清洗有利于下一次放電的快速進行,而且ICRF放電清洗輔助涂層技術的效果要比GDC好。(3)硼化、硅化、鋰化涂層都能很大程度的改善雜質水平,提高等離子體密度以及改善燃料再循環(huán)。由于鋰的優(yōu)良特性,ITER也對鋰化特別關注。鋰化同時還能對破裂放電下的器壁有一定的保護作用。此外破裂放電也可以作為一種強烈的壁處理措施。壁處理技術能夠改善器壁條件,大大提高等離子體性能,有利于下一次等離子體放電的實現(xiàn)。而且對氫同位素的滯留問題的處理,還有利于解決未來氘氚實驗的氚滯留導致的裝置安全問題。這些研究可以為未來高參數(shù)等離子體運行降低壁雜質及減少壁滯留的方法提供參考,也對研究等離子體參數(shù)對等離子體排灰氣成分分析有著參考價值。
【學位單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TL631.24
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言（磁約束聚變的發(fā)展）
        1.1.1 仿星器（Stellarator）
        1.1.2 托卡馬克（Tokamak）
        1.1.3 其他磁約束聚變裝置
    1.2 超導托卡馬克
        1.2.1 EAST超導磁體系統(tǒng)
        1.2.2 EAST真空室及偏濾器
        1.2.3 加熱系統(tǒng)
        1.2.4 加料系統(tǒng)
        1.2.5 診斷系統(tǒng)
        1.2.6 EAST的一些主要進展
    1.3 EAST真空及壁處理系統(tǒng)介紹
    1.4 本文研究內容和意義
第二章 雜質與壁材料對等離子體性能的影響
    2.1 雜質對等離子體性能的影響
        2.1.1 雜質對等離子體性能的負面影響
        2.1.2 雜質對等離子體性能的積極作用
    2.2 不同第一壁材料對等離子體性能的影響
        2.2.1 低Z材料對等離子體性能的影響
        2.2.2 高Z材料對等離子體性能的影響
        2.2.3 中等原子質量材料對等離子體性能的影響
    2.3 本章小結
第三章 壁處理對等離子體性能的影響
    3.1 烘烤
        3.1.1 烘烤
        3.1.2 烘烤在EAST上的應用
    3.2 清洗放電
        3.2.1 輝光放電清洗、
        3.2.2 離子回旋放電清洗
    3.3 涂層
        3.3.1 涂層技術
        3.3.2 硼化、硅化在EAST上的應用
        3.3.3 鋰化在EAST上的應用
    3.4 本章小結
第四章 破裂對EAST第一壁的影響
    4.1 EAST排氣分析的一般性介紹
        4.1.1 分析方法
        4.1.2 典型的壁排氣
    4.2 破裂放電對EAST第一壁的影響
        4.2.1 破裂放電對燃料的影響
        4.2.2 破裂放電對雜質的影響
    4.3 本章小結
第五章 總結
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 曾建爾,蔣秀芳,姚良驊;H_2輝光放電清洗時轟擊器壁的離子能量測量與分析[J];核聚變與等離子體物理;1988年03期

2 李成富,郭文康,辜學茂,羅南昌,胡婉芬,程珊華,錢潮;HT-6M裝置中頻放電清洗實驗研究[J];真空科學與技術;1987年01期

3 孟月東,何也熙,楊道文,叢杰,李成富,謝紀康,辜學茂,張曉東;HT-7超導托卡馬克泰勒放電清洗實驗研究[J];真空科學與技術;1996年05期

4 姚良驊,孫守祁,嚴東海,徐德明,張宏蔭,楊本忠,傅衛(wèi)東,曹曾,楊青巍,楊式坤;混合氣體組合放電清洗在HL-1裝置上的實驗研究[J];核聚變與等離子體物理;1991年02期

5 寧兆元,鄭家林,張束清,隋毅峰,劉衛(wèi);MPT-X裝置電子迴旋共振放電清洗實驗初步結果[J];真空科學與技術;1987年03期

6 王龍;簡佩薰;;CT-6托卡馬克裝置上的孔欄實驗[J];核聚變;1980年02期

7 嚴東海,孫守祁,姚良驊,徐德明,張宏萌,曹曾,楊青巍,張美燕,傅衛(wèi)東;HL-1裝置雜質清除率的研究[J];核聚變與等離子體物理;1990年04期

8 楊鴻儒,孫守祁,陳家富,李國棟,秦運文,朱毓坤,徐小橋,肖正貴;HL-1裝置放電清洗系統(tǒng)和實驗[J];核聚變與等離子體物理;1986年04期

9 李國棟,朱毓坤,肖正貴,孫守祁,迮明瑞;HL-1工程聯(lián)調中真空室的放電清洗[J];核聚變與等離子體物理;1986年01期

10 康欽蘭;宋云濤;黃生洪;王忠偉;戢翔;;過冷沸騰數(shù)值模擬在EAST第一壁中的應用[J];核聚變與等離子體物理;2011年04期

相關博士學位論文 前10條

1 潘洪濤;面向EAST第一壁石墨瓦快速更換的遙操作機器人柔順控制系統(tǒng)研究[D];中國科學技術大學;2017年

2 裴有斌;EAST托卡馬克中高能量粒子與磁流體波相互作用模擬研究[D];中國科學技術大學;2018年

3 王健華;EAST離子回旋天線測量及天線與邊界等離子體相互作用的研究[D];中國科學技術大學;2018年

4 高炳西;EAST電子回旋輻射成像系統(tǒng)研制與芯部MHD行為實驗研究[D];中國科學技術大學;2013年

5 王宏北;激光散斑干涉診斷托卡馬克EAST第一壁形貌實驗平臺建立及應用研究[D];大連理工大學;2018年

6 劉平;EAST壁材料納秒激光誘導擊穿光譜診斷技術研究[D];大連理工大學;2018年

7 胡文慧;EAST中阿芬波的研究和DⅢ-D中阿芬波的主動控制[D];中國科學技術大學;2019年

8 李維明;EAST上CO_2色散干涉儀的研制及偏振干涉儀實驗研究[D];中國科學技術大學;2019年

9 吳承瑞;EAST長脈沖高約束模式放電的粒子再循環(huán)及雜質行為研究[D];中國科學技術大學;2019年

10 周凡;EAST高速真空紫外成像診斷系統(tǒng)的實驗研究[D];中國科學技術大學;2019年

相關碩士學位論文 前10條

1 張勇;等離子體壁處理技術對第一壁性能的影響[D];中國科學技術大學;2016年

2 王軒;聚變堆第一壁W/Cu連接界面強化的分子動力學研究[D];中國科學技術大學;2018年

3 吳茜;Z-FFR第一壁瞬態(tài)動力學響應研究[D];中國工程物理研究院;2018年

4 畢軍;EAST托卡馬克密度漲落測量及CO_2激光相干散射外差探測臺面實驗[D];中國科學技術大學;2019年

5 李心宇;EAST托卡馬克中基于新經(jīng)典環(huán)向粘滯的磁制動效應研究[D];中國科學技術大學;2019年

6 章琦皓;基于大數(shù)據(jù)技術的EAST實驗數(shù)據(jù)訪問日志分析系統(tǒng)[D];中國科學技術大學;2019年

7 張靜;EAST上基于高靈敏度光電倍增材料的快離子分布測量系統(tǒng)的研究[D];中國科學技術大學;2019年

8 謝更新;EAST高速相機采集與圖像處理系統(tǒng)研究[D];中國科學技術大學;2019年

9 楊新帥;基于EAST雙晶體彎晶譜儀等離子體溫度測量的實驗研究[D];中國科學技術大學;2019年

10 劉鴻;EAST實驗信息移動客戶端的設計與開發(fā)[D];中國科學技術大學;2018年

本文編號：2852495