负氢离子生成效率增强机制的数值模拟及实验研究

在托卡马克装置中，中性束注入依赖于高效负离子源，负离子源技术是我国核聚变研究领域急需解决的重要问题之一。本项目采用粒子模拟手段（跟踪带电粒子），用蒙特卡罗方法在原子尺度上处理电子与粒子的碰撞，结合求解中性粒子的扩散方程，组成一个自洽的动力学模型；针对体积生成机制的负氢离子源，编写氢放电的五维粒子模拟程序；寻找提高负氢离子生成效率的途径。根据电子能量在五维相空间的演化以及与负氢离子密切相关的粒子密度的时空变化，寻找有利于负氢离子生成，抑制其消耗的放电参数。配合模拟研究进行针对性放电实验，修正模拟程序。研究脉冲、器壁和碱金属杂质对负氢离子密度的影响，优化放电参数，进一步提高负氢离子的生成效率。该研究可以为我国研制负离子源提供理论依据和数据参考。