基于EAST束發射光譜的中性束衰減特征研究

李建康, 符 佳, 向 東, 呂 波, 尹相輝, 李穎穎,王進芳, 傅盛宇, 李義超, 林子超, 路興強, 4

1. 南華大學核科學與技術學院, 湖南 衡陽 421001

2. 中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所, 安徽 合肥 230031

3. 河北省緊湊型聚變重點實驗室, 河北 廊坊 065001

4. 煙臺大學核裝備與核工程學院, 山東 煙臺 264005

引 言

中性束作為一種主要的加熱與電流驅動方法在大中型托卡馬克裝置(如TFTR, JET, DⅢ-D, KSTAR, C-Mod, EAST等)[1-5]得到了廣泛應用。 中性束注入(neutral beam injection, NBI)托卡馬克后會與背景等離子體相互作用, 主要包括: 束的沉積過程、 快離子在磁場中的漂移過程以及快離子慢化過程。 這些過程決定了中性粒子的沉積剖面以及環向能量和電流產生效率。 中性束的能量沉積剖面是提升中性束加熱和電流驅動效果的關鍵[12], 當注入能量太低, 束粒子達不到等離子體芯部, 主要加熱邊界粒子; 注入的能量過高, 中性粒子會直接穿透等離子體打到裝置內壁上, 這不但會導致大量能量損失, 還會引起器壁的濺射, 產生雜質[6]。 為更好地分析中性束注入后與等離子體的相互作用, 國內外發展了很多的數值模擬程序。 例如, 著名的NUBEAM[7]模擬程序是一種采用蒙特卡羅計算方法[8]求解導心軌道漂移、 碰撞等慢化過程的程序, 能夠很好地預測中性束與等離子體的相互作用過程。 本文擬定采用的主動束光譜仿真與數值分析軟件(simulation of spectra, SOS)[11]是一款基于MATLAB平臺開發設計, 用于對中性束的光譜診斷進行模擬、 分析的程序。 通過給定等離子體參數包括電……