基于中能段電子束離子阱的雜質(zhì)光譜研究平臺的概念設(shè)計

賓 斌 張洪明 楊 洋 郝強旺 戴 超 王福地 符 佳 李穎穎李 軍 肖 君 呂 波

1（中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所 合肥230031）

2（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 合肥230026）

3（南華大學(xué)電氣工程學(xué)院 衡陽421001）

4（復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代物理研究所 上海200433）

國際熱核聚變實驗堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）和中國聚變工程實驗堆（China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）等裝置由于內(nèi)部器壁高熱負荷的要求，將采用以鎢（W）為主的金屬元素作為面向等離子體材料。由于等離子體與壁之間的相互作用，鎢等金屬雜質(zhì)會進入等離子體，顯著增加等離子體輻射損失，降低聚變產(chǎn)額，甚至引起等離子體破裂，危害裝置運行安全。因此，研究鎢雜質(zhì)在等離子體中的輸運行為并發(fā)展控制鎢雜質(zhì)含量的運行方案對于ITER 和CFETR 的穩(wěn)態(tài)運行有重要意義，一直是托卡馬克核聚變實驗物理研究的重要研究課題［1-3］。

現(xiàn)有的托卡馬克等離子體由于電子溫度一般只有幾個keV，只能將W激發(fā)到較低的電離態(tài)，而且由于鎢原子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輻射的線譜結(jié)構(gòu)也相應(yīng)復(fù)雜，目前仍然在繼續(xù)尋找可用于ITER和CFETR上鎢雜質(zhì)輸運研究的最佳譜線，因此進行譜線識別和原子數(shù)據(jù)的實驗驗證是目前面向ITER和CFETR鎢雜質(zhì)輸運研究的重點，也是近年來一直是聚變等離子體診斷領(lǐng)域的熱點之一。

目前，可行的W光譜研究方法是利用能量可調(diào)的單能電子束，如電子束離子阱（Electron Beam Ion Trap，EBIT）等裝置來激發(fā)相關(guān)的光譜。EBIT 系統(tǒng)作為優(yōu)良的金屬原子譜線研究平臺，可通過改變電子束能量為研究等離子體里面的鎢雜質(zhì)輸運提供原子數(shù)據(jù)支持?！?br>