托卡马克增强约束态的排氦研究

由于氦在当前托卡马克放电实验和将来D－T聚变反应堆中的特殊作用，通常将氦和其它杂质分开来研究。首先，几乎现有的托卡马克装置都采用氦辉光放电清洗（He-GDC)作为常规壁处理技术。这个技术能有效地清除壁材料表面的氧和排空吸附在壁／孔栏中的氢。He-GDC后氦作为剩余气体留在真空室将继续影响等离子体放电。它不仅直接贡献电子，而且引起壁中的氢解吸，导致增强的壁加料，在HL－1装置的喷氦实验表明，电子密度衰减时间常数τp=τp(1-R)是喷氢的3倍（式中，τp是粒子约束时间，R是氢再循环系数）；对于同样的密度，送入气体的量仅为喷氢的1／5，有利于当前有高密度实验。但另一方面，从长远的观点看，排氦又是磁约束D－T聚变反应堆设计的一个重要问题。热化的α粒子所谓氦灰，作为D－T聚变反应的产物必须从系统中除去，否则，燃料将被累积的氦稀释引起氦中毒。下一代稳态托卡马克，如国际热核实验堆（ITER）设计成在增强约束态下运行。Reiter估计必须在7－15倍能量约束时间内（τHe/τE<7-15)把新产生的氦离子除去，使等离子体芯部的氦浓度保持在10％以下，才能维持堆的连续运行。