类ITER偏滤器瓦片表面热流沉积的粒子模拟

使用热侵蚀沉积粒子程序(HEDPIC)模拟了由小块沿环向表面倾斜的瓦片组成类 ITER 偏滤器的极向 缝隙附近瓦片表面的热流密度分布,研究了不同倾斜高度对热流密度分布的影响。研究结果表明,当瓦片设置成 合适的倾斜角度时,瓦片上表面靠近缝隙附近的电子热通量为零;离子热流密度小于上表面远离缝隙的热流密度, 棱边处热流密度过高的问题得到解决。      

面向等离子体部件沉积特性的数值模拟研究

采用粒子模拟研究方法，利用PEGASUS 程序对等离子体环境下面向等离子体部件的沉积特性进行了模拟研究。结果显示部件表面连接缝隙尺寸、表面粗糙度、粒子入射的角度以及流量对沉积影响显著。在能量较小、溅射可忽略时，能量对沉积的影响很小。粗糙度越小，沉积量越小；同一种粗糙度，不同轮廓也会使沉积发生较大变化，轮廓一致的更有利于减小沉积。该模拟对研究等离子体与材料相互作用，分析瓦片缝隙尺寸、瓦片加工工艺和等离子体参数对面向等离子体部件沉积行为的影响具有重要意义。     

偏滤器等离子体中杂质对钨壁材料的侵蚀模拟研究

偏滤器是托卡马克中与等离子体直接接触的部件,为了保证装置的寿命,需要尽可能地减小等离子体对偏滤器靶板的侵蚀.本文用粒子模拟的方法研究了不同等离子体温度情况下碳和铍两种杂质离子对钨偏滤器侵蚀速率的影响.模拟首先得到稳定的鞘层结构、入射到靶板的离子流和能流密度,并通过统计获得了入射离子的能量和角度分布,最终根据这些物理参量,采用经验公式计算出钨靶板的侵蚀速率.研究表明,在等离子体温度不太高的情况下,钨靶板的热侵蚀几乎不起作用,而由于杂质离子对钨的物理溅射阈值较低,并且会通过鞘层加速获得能量,因此其对钨壁材料的物理溅射是导致靶板侵蚀的主要原因,另外靶板材料的侵蚀速率随着等离子体温度升高以及杂质含量增大而急剧增大.