針對鎢作為托卡馬克裝置中的面向等離子體材料,本文詳細分析了不同邊界等離子體狀態(tài)下鎢的腐蝕情況,對鎢的腐蝕機制,以及偏濾器靶板和第一壁腐蝕的鎢對芯部鎢濃度的影響開展了研究。研究內容分為兩個部分:1,研究了 DⅢ-D裝置高約束模式運行狀態(tài)下偏濾器鎢的腐蝕機制;2,評估了 CFETR不同邊界等離子體狀態(tài)下偏濾器和第一壁的腐蝕情況,以及芯部的鎢濃度水平。對于DⅢ-D裝置,為了研究高約束運行模式下鎢的腐蝕與邊界局域模（ELM）之間的關系,在鎢環(huán)系列實驗中,3炮具有不同邊界局域模特性的放電被挑選出來:單個ELM釋放的能量占總儲能的比例從3%變化到10%,ELM的頻率從18 Hz變化到70Hz。采用一維的自由流體模型（FSM）來分析ELM從中平面到靶板的輸運時間,以及靶板上的電子密度。通過ELM的輸運時間推測從臺基區(qū)輸運出來的碳到達靶板時的價態(tài),而ELM期間靶板上的電子密度有助于獲得精確的鎢有效電離光子比（S/XB）。OEDGE程序被用來模擬沒有ELM時鎢的腐蝕,而一個基于TRIM.SP濺射程序開發(fā)的簡單分析模型被用來計算ELM期間鎢的腐蝕情況,且在這兩部分模擬工作中,鎢環(huán)上都被認為是沉積了部分碳的... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１二十世紀世界能源占比??

無論是核裂變反應還是核聚變反應，其原理都是利用核反應發(fā)生過程中的質??量損失轉化為對應的能量。對于不同核素，其平均核子質量與相對原子質量數(shù)之??間的關系如圖１．２所示，由于原子質量數(shù)在５５左右的核素平均核子質量最低，??因此裂變反應通過一個高原子質量數(shù)的核素裂變成兩個中等原子質量數(shù)的核素，??從而實現(xiàn)能量的轉化，而兩個低原子質量數(shù)的核子聚合成一個中等原子質量數(shù)的??核子也可以將一定的質量轉化為能量，這就是聚變反應。??１?ｈｙｄｒｏｇｅｎ??｜??ｙ?＝??ｓ?％??〇?ｗ??ｉ?１??＾?Ｉ?？??＾ｈｅｌｉｕｍ??Ｅ?ｃａｒｂｏｎ?Ｒｓｓ，〇ｎ?ｒｅ＼ｅａｓｅｓｅｒ＾〇Ｖ＿?＾ａｍｉｍ??－ｏｘｙｇｅｎ?？?一＂＂＂一＊??ｌｅａｄ??ｉｒｏｎ??ｉ?ｉ?垂?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｔ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?ｔ?ｉ?Ｉ?ｔ?ｔ?會?ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ??０?５０?１００?１５０?２００?２５０??ａｔｏｍｉｃ?ｍａｓｓ?ｎｕｍｂｅｒ?（ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｐｒｏｔｏｎｓ?ａｎｄ?ｎｅｕｔｒｏｎｓ）??圖１．２核子的平均質量與原子質量數(shù)之間的關系??質量數(shù)為Ａ和Ｂ的核素發(fā)生聚變反應，其質量損失可以簡單為示為：??ＡＭ?＝?ＡｘＭａ?＋?ＢｘＭｂ－（Ａ?＋?Ｂ）Ｍｃ?（１．１）??其中Ｍ４，?Ｍｓ，Ｍ＜；分別是核素Ａ，Ｂ，Ｃ的平均核子質量。而根據質能方程，這個??聚變反應能夠產生Ｅ＝ＡＭｃ２的能量。??但是由于原子核帶正電，兩個原子核要聚合成為一個原子需要克服巨大的庫??３??

只有在很高的溫度下才能夠實現(xiàn)聚變反應。根據人們對不同核素之間聚變??反應截面的研究，目前最有希望實現(xiàn)聚變反應有如下幾個：??Ｄ?＋?Ｄ?＾?ｉＨｅ?＋?ｎ?＋?３．３７ＭｅＶ?（１．２）??Ｄ?＋?Ｄ?—?Ｔ?＋?Ｐ?＋?４．０４?ＭｅＶ?（１．３）??Ｄ?＋?Ｔ?—?�。龋�?＋?ｎ?＋?１７．６?ＭｅＶ?（１．４）??Ｄ?＋?養(yǎng)Ｈｅ?—金Ｈｅ?＋?１８．１４?ＭｅＶ?（１．５）??其對應的反應截面如圖１．３所示，雖然方程（１．５）所示的聚變反應產能最高，??但是根據不同溫度下各反應的反應截面，方程１．４所示的氘氚聚變反應是相對最??容易實現(xiàn)的，因此該反應也是我們目前聚變研宄的首選。??？丨?ｙＩＩＭＩＩＩＩｒ?ｆｉ?｜｜ｌｆ＿ｉｒ＿＿?１＿＿？ｙ卿仙圓訓｜?ｎ—■ｙ．－．－ｙ■剛??


本文編號：3000023