等离子体所在流动液态锂第一壁研究方面取得新进展
时间 : 2017-03-15     

近日,等离子体所托卡马克物理研究室真空及等离子体壁相互作用课组在流动液态锂第一壁研究方面取得新进展,相关论文以“Mitigation of plasma–material interactions via passive Li efflux from the surface of a flowing liquid lithium limiter in EAST”为题发表于核聚变领域顶级期刊Nuclear Fusion杂志上[Nuclear Fusion, 57 (2017) 046017 (11pp)] 

流动液态锂壁作为固态第一壁的替代方案,解决未来聚变堆装置再循环、高热负荷及中子辐照等难题,越来越被聚变界重视。在EAST装置上,利用装置纵场,成功实现了内置式电磁泵驱动下的液态锂循环流动。深入研究发现,在等离子体作用下锂通过蒸发和溅射等被动进入等离子体边界。由于锂的低电离能,进入边界等离子体的锂被迅速电离并跟随刮削层流的方向输运,形成一个不均匀分布的锂辐射层,在一定程度上隔离了高温等离子体与第一壁材料,降低了从壁材料表面释放的杂质粒子,提高了等离子体的约束。同时,锂的边界辐射降低了轰击到偏滤器靶板的粒子及热流,非常类似低Z杂质引起的热流降低及脱靶效果。在实验的基础上,首次给出了流动液态锂壁与等离子体相互作用的反馈模型,流动液态锂与等离子体之间可能形成一个自发、相互耦合的良性循环系统,不仅有利于等离子体约束提高,还能有效降低轰击到第一壁表面的粒子及热流,拓展流动液态锂作为未来聚变装置高热负荷区第一壁部件应用的可行性。该研究成果得到了国家自然科学基金和科技部磁约束核聚变专项的资助。 

  文章链接:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/aa5ea0/meta  

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锂在边界等离子体中的输运过程 

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流动液态锂壁与等离子体相互作用模型 

(EAST提供)