EAST托卡马克等离子体破裂过程偏滤器能量沉积特征研究

The heat fluxes to the divertor during a disruption can cause significant damage and reduced lifetime to fusion device. It is also an issue for the future fusion device as ITER. Research of the heat fluxes deposited onto the divertor under different conditions of plasma disruption will be beneficial to perform the disruption mitigation action. This project aims to develop the heat load calculation model for the divertor and to study the characteristics of the heat fluxes deposited on the divertor during a disruption on EAST. The heat load calculation model will be established by mainly using the temperature measurement provided by the infrared system and the finite element method. Besides, the characteristics of the heat fluxes deposited on the divertor, the ratio of the divertor power flux width at the thermal quench to that during steady state plasma conditions, and the peaking factor that the local heat load onto the wall normalized to its value averaged over the entire surface will also be studied. Finally, based on the high speed data acquisition of Infrared/Visible camera, the temporal evolution of the heat load on the divertor during a disruption, and the physics mechanisms of Energy transport will be discussed. This project will provide not only to protect the safety of EAST, but also to have scientific significance and experiences for future operation of ITER.

等离子体破裂过程中偏滤器能量沉积问题直接影响聚变装置的安全，是未来国际热核聚变装置ITER安全运行的重要问题之一，研究不同类型破裂条件下偏滤器能量沉积特征对破裂防护保障装置安全具有重要的意义。本项目拟在全超导托卡马克EAST装置上开展偏滤器能量沉积计算模型的研究以及破裂过程中偏滤器能量沉积特征研究，通过EAST装置红外测温系统测量偏滤器表面温度，结合有限元法建立偏滤器能量沉积二维面分布计算模型，在此基础上对不同类型破裂偏滤器能量沉积特征如能量沉积区展宽度以及能量沉积在环向和极向分布的不对称度展开研究，进一步结合红外可见相机同视场角高速采集功能，对破裂整个动态过程中的能量沉积过程展开深入研究，并阐明破裂过程中各阶段的物理过程。本项目不仅为EAST当前实验运行提供安全保障，而且可为ITER安全运行提供重要的科学依据和数据积累。

等离子体破裂过程中偏滤器能量沉积问题直接影响聚变装置的安全，是未来国际热核聚变装置ITER安全运行的重要问题之一。研究破裂条件下偏滤器能量沉积特征对破裂防护保障装置安全具有重要的意义。本项目在全超导托卡马克EAST装置上开展了偏滤器能量沉积计算模型的研究以及破裂过程中偏滤器能量沉积特征研究，通过EAST装置红外测温系统测量偏滤器表面温度，结合有限元法建立偏滤器能量沉积面分布计算模型，在此基础上对不同类型破裂偏滤器能量沉积特征如能量沉积区展宽度以及能量沉积在环向和极向分布的不对称性展开研究。进一步结合红外可见相机同视场角高速采集功能，研究了杂质气体的输运过程及其对偏滤器靶板热负荷的缓解效果。项目完成了热负荷计算程序的开发；实验研究发现在高密度破裂条件下，偏滤器靶板能量沉积宽度具有2.1倍的展宽。VDE破裂过程中偏滤器靶板热负荷存在较强的环向和极向不对称性，其中环向方向最高热流是平均热流的1.2倍，极向方向上的最高热流是平均热流的1.55倍。主动充气触发等离子破裂实验表明，氦气和氖气能够有效的增加辐射能量损失，降低偏滤器靶板热流。氖气具有更高的偏滤器靶板热负荷缓解能力。本项目不仅为EAST当前实验提供热负荷分析数据，而且可为ITER安全运行提供重要的科学依据和数据积累。