EXL-50U球形环中快离子磁场波纹损失的优化模拟研究

Optimizing numerical simulation of beam ion loss due to toroidal field ripple on EXL-50U spherical torus

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中文摘要：EXL-50U装置高参数等离子体的实现对中性束注入(NBI)加热的依赖非常敏感,期望NBI快离子约束良好并通过碰撞慢化把能量传给背景等离子体.本文基于集成模拟给出的平衡位形、快离子分布和装置波纹度数据对快离子波纹损失开展了模拟研究.发现快离子波纹损份额约为37％,局域热斑约0.6 MW/m2,对装置实验运行来说不可接受.其优化方案包括移动等离子体位置和加FI(铁素体钢插件)降低波纹度,增大Ip(等离子体电流)以及优化NBI角度.结果显示必须控制波纹度分布且增大Ip到600 kA以上,才能使快离子损失降低到3％-4％,局域热斑降低一个量级.本文总结了装置设计时快离子波纹损失评估的方法,包括相空间快离子分布和波纹损失区重合度,全要素慢化时间尺度粒子跟踪.还总结了降低波纹损失的工程和物理途径,为集成模拟迭代优化和装置运行提供模拟支持.

外文关键词：

magnetic confinement for nuclear fusionspherical torusfast ionsmagnetic ripple

作者：

郝保龙、李颖颖、陈伟、郝广周、顾翔、孙恬恬、王嵎民、董家齐、袁保山、彭元凯、石跃江、谢华生、刘敏胜、ENN TEAM

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作者单位：

核工业西南物理研究院,成都 610041

河北省紧凑型聚变重点实验室,廊坊 065001

新奥科技发展有限公司,廊坊 065001

关键词：

磁约束核聚变球形环快离子磁场波纹

基金：

国家磁约束核聚变能发展研究专项河北省高端人才计划国家自然科学基金

项目编号：

2019YFE030200002021HBQZYCSB00611905142

出版年：

2023

DOI：

10.7498/aps.72.20230749

物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

物理学报

CSTPCDCSCD北大核心

影响因子：1.038

ISSN：1000-3290

年,卷(期)：2023.72(21)

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