在文献[1]中,通过分析实验上观察到的测地声模的小密度-电位比与测地声模谐波定级的自洽性,论证了测地声模是在转向点附近一种“蝌蚪状”的定域结构,但没有给出导致这种结构的物理机制。从随机媒质对波传播产生定域化的角度进行了探讨,采用测地声模由漂移波湍流参量激发的产生模型,计算了随机定域化导致的也是文献[1]所关注的相干长度。讨论了与实验观测比较的有关问题。
研究了模与模之间的相互作用对电阻壁模(RWM)稳定性的影响。当存在多个模的相互作用时,最不稳定的(3, 1)模的线性增长率有所下降。经过线性演化后,因磁力线在壁上的挤压,电阻壁模进入非线性饱和状态。与单个模的演化相比,多个模存在时,(3, 1)模的饱和度会下降,(5, 2)模的磁能会有相应的增长,而(2, 1)模磁能饱和度变化不大。
在文献[1]中,计算了FEB-E 聚变堆PFC 材料内的氚滞留量、堆系统总的氚投料量、启动运行开始阶段的氚坑深度和氚坑时间大小。这里将讨论在ITER 的TBM 氚增殖包层内固体氚增殖剂中的氚如何高效率地被载氚气体带出并且以高效率地提取回收。本部分将进行创新的探索性研究并且提出某些减少氚滞留量和改善氚提取回收效率的新方案,例如:基于氘饱和的海绵效应;第一壁表面建立氘和铍的伴同沉积层;基于在低频外电场作用下载氚气分子和硅酸锂颗粒电极化旋转催化同位素交换速率的增强载氚气提取氚效率“SPB 方法”。
运用线性回旋动力学与磁流体力学的混合模拟程序,研究了JT-60U 和JT-60SA 装置中高能量粒子对离散阿尔芬本征模的共振激发。发现了丰富的αTAE 动力学不稳定模式,研究了它的不稳定特性对高能量粒子速度的依赖关系。发现在JT-60U 高βp ELMy H 模运行中有grassy ELM 的放电比有gaint ELM 的放电更容易被高能量粒子激发成不稳定模式,在有边缘L 模存在的负剪切运行下的各个势阱中都存在高能量粒子激发的αTAE 不稳定模式。另外在JT-60SA 中高βp全非感应电流驱动下的模拟实验放电下也发现了丰富的αTAE 不稳定模式,观察了αTAE 在该装置中沿磁场线和径向两个方向的二维广域本征模特性。
采用等离子体分层模型,利用WKB 近似研究了离子回旋共振加热(ICRH)天线发射谱n||对离子回旋波在托卡马克等离子体的表面功率反射系数、吸收衰减的影响,数值模拟了不同天线发射谱n||条件下快波少数离子加热的效果。模拟结果表明,当其它实验参数一定时,ICRH 天线发射合适的n||能提高天线与等离子体的耦合效率,增强少数离子加热的效果。
采用分子动力学方法模拟了不同能量的CH+离子与聚变材料钨的相互作用。模拟结果表明:在入射过程中,能量分别为50、100 和150eV 的入射粒子,在不同入射剂量下,碳、氢原子沉积率发生突变,相互作用过程中造成少量的钨原子发生溅射,但溅射率不超过0.24%。当入射剂量达3.92×1016cm−2 左右时,入射能量为 50eV 的离子轰击样品的表面形成一层不含钨原子的碳氢薄膜,其它能量下形成钨碳氢的混合薄膜;而碳、氢原子沉积率都随入射能量的增加先减小后增加,沉积率最小值分别出现在能量为250 和200eV 时;轰击后的样品中碳氢原子、C−H、C−C、W−C 键密度分布都在向样品内移动,且样品中碳原子主要以sp3 杂化形式存在。
介绍了HL-2M 环向场线圈的基本结构设计及其承受的电磁载荷,分析了水平预加载、中心柱预应力筒以及环向抗扭支撑对线圈匝间剪切应力的影响。结果表明,水平预加载及预应力筒在中心柱内产生的压应力有利于提高中心柱的抗扭刚度;环向支撑刚度增加可减小线圈的面内剪切应力。在正常运行工况下,环向场线圈的最大匝间剪切应力小于8MPa,其结构设计满足线圈强度要求。对于大破裂瞬态事件,匝间最大剪切应力约12MPa,接近绝缘材料的剪切疲劳极限,建议采取破裂抑制措施避免该情况发生。
为了提高HL-2A 装置的实验数据交换效率,通过在HL-2A 上部署EPICS 系统,结合HL-2A 的控制系统PLC,提出并建立了一种可行的HL-2A 指令与数据共享方法,同时给出了程序的实例。
利用TORAY 程序对电子回旋波的传播轨迹、功率沉积和电流驱动等参数与波束发射位置、发射角度的相互关系进行了数值模拟计算,给出了天线的最佳发射位置和天线平面反射镜在极向和环向转动角度的调节范围,分析了不同入射角对微波功率沉积及驱动电流的影响。
设计了EAST 4.6GHz 低杂波器件的一系列主动水冷冷却结构,阐述了直波导、波导弯头、天线单元的水冷结构设计,并使用有限元模拟软件ANSYS 计算了这些部件的发热和对流冷却,计算并展示了部件上的温度分布二环结构变形。通过计算,优化直波导单面水冷结构为双面水冷。计算结果表明,立弯波导弯头的水冷结构明显好于侧弯弯头。原天线单元前端温度分布集中,热应力很大,不符合实验要求。优化后的天线单元前端的温升和热变形可以达到LHCD 实验要求。
针对EAST 前几轮实验中出现的偏滤器DOME 板和外靶板间隙区域冷却水管被等离子体烧蚀破坏的问题,提出延伸外靶板石墨瓦结构以扩大打击面积和给冷却水管加装护套两种解决方案,并通过分析确定了具体参数。研究表明,适度的延伸外靶板可有效地防止高能粒子轰击靶板后水管,且对偏滤器区域流导影响不大;采用5mm 壁厚高温耐熔钼管护套可有效地保护水管。后一轮的实验结果证明,该方案较好的解决了问题。
根据聚变-裂变混合堆概念堆型的燃料区水冷设计,通过FLUENT 建模和模拟计算,比较了均匀流量和按燃料单元发热量比例分配流量两种冷却剂布置方案。数值计算结果表明,这两种布置方案中燃料单元之间的导热很小,除燃料单元1 中冷却管道外,其余的冷却管道带走的热量几乎等于相应燃料单元的发热量,在用系统分析程序等效建模时,不必重新确定冷却管道的热构件;对后一种布置方案燃料区的最高温度更低,温度分布更均匀,但温度展平效果并不明显。计算了堆外自然循环系统在假设的失水事故(LOCA)中的导热能力。结果表明,如果不采用自然循环系统,停堆后520s 发生堆芯熔化;但是如果采用自然循环系统,停堆后1000s,燃料区的最高温度只达到584.4°C,不会发生堆芯熔化。
采用一体化安全分析程序,建立了ITER 装置第一壁/包层及其主热传输系统、抑压系统的事故分析模型。对真空室内第一壁冷却剂管道双端断裂的失水事故进行计算,并选取单根冷却剂管道双端断裂和多根冷却剂管道双端断裂导致的失水事故工况进行热工水力行为的研究,分析相关系统的热力响应。分析表明,在发生第一壁冷却剂管道断裂事故后,由于冷却剂向真空室内释放,导致真空室内压力升高,之后由于抑压系统爆破盘的开启,可以有效缓解真空室内压力的升高,能够保障真空室系统满足设计限值。
对感应耦合氩气热等离子体的速度分布特性以及各操作参数对等离子体速度分布的影响进行了细致的研究。研究结果表明,与直流电弧热等离子体相比,感应耦合热等离子体速度小,弧流集中,速度峰值出现在等离子体炬下游,在线圈段上游出现明显的回流现象。此外,送气流量、感应电流等操作参数对等离子体速度分布有明显影响。研究结果可为等离子体球化粉末颗粒及其他应用提供理论指导。
采用两相流的流动换热理论,建立二维几何模型,运用FLUENT对稳定入口流速下注入气体的铅铋流动段作了模拟。模拟研究注入气体的体积份额或速度改变对压力和铅铋与注入气体之间换热与影响,得到了不同条件下的温度与压力分布。分析结果发现,体积份额减小,铅铋流体的径向温度分布更加均匀,中心温度更低;随着体积份额的减小,铅铋的总压呈现出一种下降的趋势。注入气体速度不同对铅铋整体的换热影响不大;中心处的动压有较大增加,总压改变甚微。