托卡马克偏滤器运行模拟

以国家大科学工程EAST超导托卡马克和FDS系列聚变堆为研究对象，利用数值模拟研究平台开展托卡马克偏滤器运行模拟研究，在计算机上分别实现偏滤器低再循环、高再循环和脱靶等离子体运行状态并研究脱靶等离子体不稳定性，研究实现这些运行状态的条件和脱靶等离子体不稳定性条件，为EAST偏滤器实验计划和实验研究提供指导性意见，为聚变堆偏滤器设计提供理论基础。将数值模拟研究结果与EAST偏滤器实验结果进行比较，解释偏滤器运行过程中所发生的物理现象，更好地认识EAST偏滤器等离子体特性。模拟研究主要内容包括，芯部加料（弹丸注入、超声分子束注入、中性束注入等）对偏滤器运行模式的影响，气体喷射和杂质注入对偏滤器运行模式的影响，脱靶等离子体产生条件、脱靶等离子体特性与脱靶等离子体不稳定性等。本项目研究对于积累EAST偏滤器研究数据，指导EAST偏滤器实验研究，对于解决ITER和聚变堆偏滤器科学问题都具有重要意义。

以国家大科学工程EAST托卡马克、FDS系列聚变堆和国家聚变工程实验堆CFETR为研究对象，利用大型数值模拟程序包SOLPS和DIVIMP等开展托卡马克偏滤器运行模拟研究。通过国际交流与合作建立、改进和完善数值模拟研究平台。在计算机上分别实现了偏滤器低再循环、高再循环和脱靶等离子体运行状态并研究了脱靶等离子体稳定性，研究了实现这些运行状态的条件和脱靶等离子体不稳定性条件，为EAST偏滤器实验计划和实验研究提供了指导性意见，为聚变堆偏滤器设计提供了部分理论基础。将数值模拟研究结果与EAST偏滤器实验结果进行比较，解释偏滤器运行过程中所发生的部分物理现象，更好地认识了EAST偏滤器等离子体特性。模拟研究主要内容包括，气体喷射和杂质注入对偏滤器运行模式的影响，脱靶等离子体产生条件、脱靶等离子体特性与脱靶等离子体不稳定性以及偏滤器等离子体杂质输运模拟等。具体所开展的研究包括，欧姆放电条件下EAST托卡马克边界层和偏滤器等离子体的模拟研究，EAST高功率加热和不同等离子体密度条件下偏滤器等离子体预测性模拟计算，EAST托卡马克氘气喷射、Ne和Ar杂质注入条件下辐射偏滤器的模拟研究，EAST 托卡马克边界层C和W杂质输运的模拟研究，托卡马克边界等离子体输运模拟分析, 国家聚变工程实验反应堆CFETR和FDS系列聚变堆偏滤器设计模拟研究等。本项目研究对于积累偏滤器研究数据，指导EAST偏滤器实验研究，对于解决ITER和聚变堆偏滤器科学问题都具有重要意义。