CFETR参数下α粒子慢化过程的数值模拟

作者：吴相凤; 王丰^*; 林展宏; 陈罗玉; 于召客; 吴凯邦; 王正汹

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(21): 187-195.

• 托卡马克
• α粒子
• 慢化分布

氘氚聚变产生的高能量α粒子是维持未来托卡马克反应堆等离子体高温的主要加热源,良好的α粒子约束对于维持稳态燃烧等离子体至关重要.在持续发生聚变反应的系统中,α粒子远离热平衡,呈现非麦克斯韦分布.如果忽略轨道效应,基于局域库仑碰撞的假设可以得到α粒子的经典慢化分布,然而由于α粒子存在较大的漂移轨道宽度,空间输运不容忽视,为得到更为准确的α粒子分布函数,需要开展相关的数值计算.本文使用模拟程序PTC (particle tracer code)在中国聚变工程试验堆(CFETR)不同的放电模式下,采用粒子轨道跟踪和蒙特卡罗碰撞方法,对α粒子慢化过程进行了数值模拟,获得了更为真实的α粒子分布函数,并将其与经典慢化分布进行了对比.结果显示分布函数在中等能量附近和经典慢化分布存在较大差异.进一步的分析表明,这是由于中等能量下α粒子的较强的径向输运引起的.本文的研究结果对准确评估α粒子加热背景等离子体的能力具有重要参考价值.

• 单位
  物理学院; 大连理工大学