托卡马克边界等离子体中钨杂质输运的多流体及动力学模拟

作者：王福琼^*; 徐颖峰; 查学军; 钟方川

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(21): 226-237.

• 托卡马克
• 钨杂质
• 多流体模型
• 动力学模拟

重杂质(如钨)聚芯是未来托卡马克反应堆中等离子体高性能运行所面临的严峻挑战.开展多流体及动力学模拟以研究氖杂质注入条件下,东方超环EAST托卡马克中等离子体高约束时的钨杂质边界输运特性.结果表明,低电离态钨离子主要聚集在碰撞率较高的偏滤器区域,流体近似可很好地满足;高电离态钨离子密度相对较低且主要位于碰撞率相对较低的芯部,多流体与动力学模拟结果差异显著;但二者计算的钨杂质总密度差异较小(<30%).多流体模拟中,除将钨离子考虑为74种流体外,还将电离能接近的钨离子进行价态捆绑.比较发现,价态捆绑可显著降低计算成本,但在高再循环(或部分脱靶)运行机制下可显著高估(低估)偏滤器区域等离子体温度(密度),从而大幅低估钨电离源及钨密度,其根源在于价态捆绑对钨离子平均电离态和偏滤器区域辐射功率损失的显著影响.模拟结果还表明,氖杂质注入促进偏滤器脱靶可有效缓解钨杂质聚芯.

• 单位
  东华大学