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核科学与技术｜基于TSC的CFETR偏滤器靶板热流数值模拟

汉斯出版社

2022-05-07

导读：

中国聚变工程实验堆CFETR是我国正在进行工程设计的托卡马克装置，任务是开发设计出先进的稳态超导托卡马克，为未来建成可运行的聚变发电反应堆奠定坚实的科学基础。其第一阶段计划的科学目标是达到200MW的聚变功率，在未来的第二阶段其目标聚变功率更是达到1GW，并进一步开展DEMO的验证工作。为了实现这一聚变领域的目标，中国CFETR聚变装置汲取包括ITER在内的磁约束核聚变物理及工程技术经验，努力解决一些关键性的难题。

基本信息：

基于TSC的CFETR偏滤器靶板热流数值模拟

Simulation of Target Plate Heat Flux of CFETR Divertor Based on TSC

作者：

宋强, 杨锦宏, 陆野：安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽合肥；

汪卫华：安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽合肥;中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥

关键词:

中国聚变工程实验堆；偏滤器；TSC；热流；China Fusion Engineering Test Reactor；Divertor；TSC；Heat Flux

基金项目：

国家自然科学基金(11975022)；国家重点研发计划(2018YFE0309101, 2017YFE0300603, 2018YFE0310400)；安徽省自然科学基金(1908085MA26, 2008085QA37)。

原文链接：

https://doi.org/10.12677/NST.2022.102011

内容简介：

在汉斯出版社《核科学与技术》期刊中，有论文为了获得CFETR偏滤器靶板热流分布，采用TSC程序模拟CFETR下单零、准雪花偏滤器位形放电，在程序中添加偏滤器靶板，最外封闭磁面以外的等离子体沿磁力线打到偏滤器靶板上。模拟得到了两种偏滤器位形放电下的靶板热流，重点分析了平顶阶段偏滤器靶板热流分布情况，对下单零偏滤器位形和准雪花偏滤器位形的热流进行了比较。

本文采用TSC程序模拟了CFETR装置的两种偏滤器位形放电，即下单零偏滤器位形和准雪花偏滤器位形，模拟得到等离子体电流、大半径和小半径等主要物理参数很好的符合设计要求。在TSC程序中添加靶板数据，进行等离子体放电模拟，得到两种偏滤器位形下热流在靶板上的分布以及热流峰值。

通过对比两种偏滤器位形下靶板热流分布和峰值，可知热流分布与等离子体大小半径变化有关，等离子体放电平顶阶段时准雪花偏滤器位形靶板热流值为20MW/m2左右，准雪花偏滤器位形下内靶板热流比下单零内靶板热流值小十几MW/m2，优于下单零偏滤器位形。计算结果为下一步热结构多物理场耦合分析提供了热源分布，虽然TSC的输运模型较为简单，但本文的模拟对CFETR的工程设计具有一定的参考价值。