EAST壁材料纳秒激光诱导击穿光谱诊断技术研究

发布时间：2025-04-22 22:27

　　在托卡马克装置中,来自芯部等离子体的热流和粒子流轰击到面对等离子体材料（Plasma-Facing Macterial,PFM）上,引起等离子体与壁材料相互作用（Plasma Wall Interaction,PWI）过程。在托卡马克装置中,PWI问题非常严重。一方面PFM受到粒子流的轰击,导致PFM的侵蚀、杂质产生以及燃料滞留等问题,极大地影响PFM的工作性能和使用寿命;另一方面从PFM进入到芯部等离子体的杂质会冷却和稀释等离子体,甚至使等离子体熄火。因此,研究和分析PWI过程对托卡马克装置长脉冲高参数运行的实现具有重要意义,而实时监测PFM表面元素成分变化是理解PWI过程的关键环节之。针对上述问题,本论文发展了能够适用于托卡马克装置恶劣环境（脉冲放电、强磁场）的激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）壁表面元素成分原位诊断方法。论文的第一部分在实验室条件下模拟研究托卡马克聚变装置EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）中存在的脉冲放电、磁场环境对 LIBS元素诊...

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１氘－氚聚变反应??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｕｓｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?Ｄ?ａｎｄ?Ｔ??

核聚变清洁高效，放射性辐射极少，产能更大，且地球上可用的核聚变材料数量??巨大，可以说是取之不尽用之不竭。目前的核聚变反应（包括氢弹爆炸）主要应用的核??反应原料是氘（Ｄ）和氣（Ｔ）（图１．１），因为在低离子温度下，Ｄ－Ｔ反应速率高，容易??实现“点火”。同时聚变反应产能效率极高....

图１．２托卡马克位形示意图??

实现聚变反应堆的可能性最大。托卡马克（Ｔｏｋａｍａｋ）是环形（ｔｏｒｏｉｄａｌ）、真??空室（ｋａｍｅｒａ）、磁（ｍａｇｎｉｔ）、线圈（ｋｏｔｕｓｈｋａ）的缩写。在Ｔｏｋａｍａｋ装置中心是一个环??形的真空室，腔室外部围绕着大量磁场线圈如图１．２所示。Ｔｏｋａｍａｋ的磁场由沿着大....

图１．３?ＥＡＳＴ装置外形图［３Ｇ］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ＥＡＳＴ?ｄｅｖｉｃｅ?［３０］??

１．２?面向等离子体第一壁材料??１．２．１托卡马克边缘等离子体??１ＴＥＲ装置真空室的剖面图如图１．４所示。装置真空室中直接面向等离子体部件大??致包括第一壁和偏滤器。在最外闭合磁面（Ｌａｓｔ?Ｃｌｏｓｅｄ?Ｒｕｘ?Ｓｕｒｆａｃｅ，?ＬＣＦＳ）以外到真空??室壁之间的开放磁力线....

图１．４?ＩＴＥＲ装置真空室的剖面图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ＩＴＥＲ?ｖａｃｕｕｍ?ｃｈａｍｂｅｒ??

ＩＴＥＲ过渡到真正投入于生产的商用聚变示范反应堆ＤＥＭＯ?（ＤＥＭＯｎｓｔｒａｔｉｏｎ?Ｐｏｗｅｒ??Ｐｌａｎｔ）。相信在不久的将来，受控热核聚变能源一定能被应用于我们的生活和工业中。??图１．３?ＥＡＳＴ装置外形图［３Ｇ］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ＥＡＳＴ?ｄ....

本文编号：4040804