科學家探索托卡馬克先進偏濾器位型獲進展

偏濾器是托卡馬克裝置的重要組成部分之一，有關偏濾器的設計、建造及運行也一直是核聚變研究領域中的核心問題之一，探索、設計並優化托卡馬克先進偏濾器位型對於目前EAST下偏濾器的升級改造及正在推進的CFETR偏濾器設計有著重要意義。近日，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所託卡馬克物理研究室模擬組研究人員在探索托卡馬克先進偏濾器位型方面取得了新進展，提出了一種潛在的先進偏濾器設計方案，即同時耦合偏濾器靶板幾何封閉性和先進磁場位型，相關成果已發表在Nuclear Fusion[Nucl.Fusion58 (2018) 056026]上。

相較於單獨提高偏濾器靶板區域的幾何封閉性，或單獨使用先進磁場位型（如雪花位型或X-Divertor位型），二者的耦合效應可以更有效地降低偏濾器脫靶閾值，在較低的上游密度條件下實現偏濾器部分脫靶或完全脫靶狀態；此外，基於先進磁場位型磁通擴展等優勢還可大幅緩解流向偏濾器靶板的熱流密度。此項工作是採用托卡馬克邊界等離子體程序SOLPS，率先在DIII-D裝置上進行了模擬驗證，下一步將在EAST和CFETR偏濾器設計中驗證該方案的可行性及普適性。

以上研究成果得益於等離子體所長期廣泛的國內外合作與交流，尤其是與美國通用原子能公司DIII-D邊界及等離子體與材料相互作用中心的深入合作。相關研究受到了國家自然科學基金、國家磁約束核聚變能發展研究專項、中科院前沿科學重點研究項目、中科院王寬誠率先人才計劃「盧嘉錫國際團隊項目」及美國能源部相關研究基金的支持。

四種不同偏濾器位型對應的下外靶板打擊點處電子溫度、平行粒子流密度、熱流密度隨上游外中平面分界面處電子密度的變化

來源：中國科學院合肥物質科學研究院

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