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桑超峰教授团队受控核聚变封闭偏滤器研究取得重要进展


发布时间:2020-12-21    来源:    点击量:



近日,我校澳门葡亰娱乐场手机版PSI&APD团队桑超峰教授在托卡马克封闭偏滤器研究方面取得重要进展,研究成果连续发表在磁约束核聚变顶级期刊《Nuclear Fusion》上。该工作为新葡萄京官网平台桑超峰教授与加拿大多伦多大学P. C. Stangeby教授,美国通用原子公司H. Y. Guo研究员等国际知名专家共同合作成果。

核聚变能最有可能彻底解决未来能源问题,主要装置为托卡马克。偏滤器是托卡马克中用于排除能量和杂质粒子的主要部件,其已经成为制约聚变能实现的关键问题之一。为了保证托卡马克装置的寿命,需要提高偏滤器能量辐射能力。封闭偏滤器是一种提高偏滤器能量辐射的有效方案。针对封闭偏滤器,桑超峰教授采用理论模拟方法开展了系统的大规模数值研究。发现使用挡板增加偏滤器封闭性,可以促进偏滤器区域中性粒子聚集,提高能量辐射能力,从而降低沉积到偏滤器靶板的能流。该工作于2017年发表在《Plasma Phys. Control. Fusion》上,并被DIII-D,EAST等国际重要磁约束核聚变装置广泛验证。

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在此基础上,桑超峰教授进一步研究了偏滤器对上游等离子体的影响。发现放电模式会影响上游等离子体,其中脱靶放电对上游产生显著影响。封闭偏滤器可以同时降低芯部加料和芯部杂质聚集,因此增强芯部—边界的兼容性。该研究以题为《SOLPS analysis of changes in the main SOL of DIII-D associated with divertor detachment vs attachment and closure vs openness》于2020年4月发表在《Nuclear Fusion》上。

针对粒子控制需求,桑超峰教授开展了封闭偏滤器抽气研究。发现抽气会显著提高等离子体脱靶阈值,抽气口位置对等离子体的影响本质在于有效粒子排除。抽气口距离打击点越近,有效粒子排除越高。该研究对于先进偏滤器中抽气口位置和抽气速率的选取具有重要意义。近日,此研究成果以题为《The role of divertor pumping in plasma detachment and particle exhaust in a closed divertor》发表在《Nuclear Fusion》上。该系列研究对于未来聚变堆的能量和粒子控制、等离子体长时间稳态运行具有重要价值。

《Nuclear Fusion》为核聚变顶级期刊(Nuclear Fusion is a leading journal in the field),主要刊登核聚变领域重要理论模拟、实验诊断和工程技术等成果,由国际原子能机构IAEA主办,英国物理学会(IOP)出版。该系列研究成果第一及通讯作者均为桑超峰教授。

主要合作者简介:

P. C. Stangeby,加拿大多伦多大学教授,加拿大皇家科学院院士

H. Y. Guo,美国通用原子公司研究员,美国物理学会会士

王德真,大连理工大学教授

王亮,中科院等离子体物理研究所研究员

H. Q. Wang,美国通用原子公司研究员

相关工作得到了科技部重点研发计划和国家自然科学基金委支持。

论文链接:

1.https://doi.org/10.1088/1741-4326/abc356

2.https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab7c29


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