延长聚变装置第一镜工作寿命的新方法研究

聚变装置第一镜问题是ITER等离子体光学诊断系统面临的急需解决的问题，国际托卡马克物理活动诊断组将其列为高优先级研究课题。发现并寻找有效缓解第一镜污染的新方法、新技术是解决该问题最直接也是最有效的途径。本项目拟在HL-2A装置实验的现有条件下，找寻可行的原位缓解光学元件污染的新方法。研究该方法的工作机理，材料与其相互作用的过程，光学元件的反射率与透射率提高与方法具体实施的关系等问题。结合HL-2A放电的实验参数，建立合理的物理模型，利用消融和热膨胀理论模型模拟该方法与材料的相互作用，并将结果与实验数据对比、分析，解释观察到的实验现象。用类推的方法分析该方法在ITER上使用的可能性。通过优化技术和工艺，将该方法用于HL-2A可见光谱测量和FIR激光干涉仪的系统中，验证延长实际装置中第一镜寿命的实用性。

聚变装置第一镜问题是ITER等离子体光学诊断系统面临的急需解决的问题，国际托卡马克物理活动诊断组将其列为高优先级研究课题。发现并寻找有效的缓解第一镜污染的新方法、新技术是解决该问题最直接也是最有效的途径。本项目提出了激光清洗的原位缓解光学元件污染的新方法。研究了该方法的工作机理，材料与其相互作用的过程，光学元件的反射率与透射率与方法具体实施的影响等问题。建立了带有两维扫描的振镜系统的在线激光清洗原型, 对HL-2A装置FIR激光干涉仪中经等离子体放电辐照获得的第一镜进行了实验。实验结果证明该系统可以实现聚变装置反射镜和诊断窗口的杂质去除,同时不损坏光学元件基底。通过清洗FIR激光干涉仪的第一镜反射率从20%恢复到90%以上，达到延长聚变装置中第一镜寿命的目的。利用消融和热膨胀理论模型分析了激光清洗与材料的相互作用过程，解释观察到的实验现象。