托卡馬克中偏濾器材料的濺射行為研究.pdf

1、偏濾器是環(huán)形聚變裝置(如：托卡馬克)的重要組成部分，它將中心等離子放電產(chǎn)生的帶電粒子偏濾到一個(gè)單獨(dú)的腔室中。在此室內(nèi)粒子轟擊擋板，變?yōu)橹行粤Ｗ颖怀樽?，避免了帶電粒子轟擊主室壁釋放出次級粒子，影響約束區(qū)邊緣的磁場位形。同時(shí)偏濾器擋板還會(huì)受到能量高達(dá)幾MeV甚至十幾MeV的快中子的轟擊，使得其損壞率極高。因此開展偏濾器材料的濺射行為研究對提高偏濾器靶材料的壽命以及維持等離子體穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。本文研究了等離子體轟擊不同粗糙程度的靶材料

2、濺射產(chǎn)額的變化情況，同時(shí)提出了一個(gè)可行的計(jì)算中子濺射產(chǎn)額的公式。
　　首先，基于二體碰撞近似的Monte-Carlo動(dòng)力學(xué)方法，通過追蹤幾千甚至更多粒子的運(yùn)動(dòng)速度、空間位置及其能量變化，模擬了材料表面光滑情況下，氫（H）、氦（He）、碳（C）、鈹（Be）離子轟擊鎢（W）材料表面的濺射產(chǎn)額。結(jié)果表明隨入射粒子能量的增加，四種帶電粒子的濺射產(chǎn)額都是先增加后降低，相同情況下高原子序數(shù)（Z）材料濺射產(chǎn)額高于低原子序數(shù)材料。在經(jīng)歷一段時(shí)間的

3、高能粒子轟擊后，W材料的靶面隨時(shí)間出現(xiàn)不同粗糙程度的變化。為此設(shè)定幾種不同的粗糙表面，并對不同粗糙度時(shí)的濺射率進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果顯示隨著粗糙程度的增加，濺射率降低。
　　其次，通過建立分層模型，研究了快中子轟擊偏濾器材料的濺射過程。提出了一個(gè)計(jì)算中子濺射產(chǎn)額的公式，計(jì)算了59Co(n,α)56Mn，27Al(n,p)27Mg，184W(n,x)182Ta反應(yīng)引起的靶材料濺射產(chǎn)額。結(jié)果分別為1.591×10-9，2.10×10-9，