基于杠电子在达马万托卡马克中研究边缘局部化模式热负荷效应

边缘局部化模式（ELMs）和杠电子（REs）是所有托卡马克装置面临的重大挑战，同时也是潜在的热源，可能缩短等离子体面材料（PFMs）的寿命。这些热负荷可导致多种有害效应，包括熔化、喷射、裂纹、气泡及其他形式的材料降解。尽管ELMs是托卡马克H模式运行的内在特征，但杠电子在所有规模的托卡马克装置中都构成潜在威胁。在ITER等装置中，即使存在缓解策略，ELMs仍可对PFMs施加相当热负荷，约为1 MJ/m2。存在各种方法来实验性地模拟ELMs对PFMs的热负荷效应。本研究将小规模托卡马克中的RE热负荷用于此目的。研究表明，小规模托卡马克（以达马万实验为例）便于调查RE能量沉积。对实验数据的分析表明，达马万托卡马克等离子体不稳定性生成的REs群体在等离子体面材料（PFMs）约1 cm2面积上的能量密度为MJ/m2级。进一步考虑平均REs能量为1 MeV且放电电流条件，计算得出每次放电中REs群体的平均总能量约为1 kJ，其热负荷随后沉积在托卡马克限流器上。考虑限流器表面积并假设仅40%的REs能量传递给限流器，计算得到的热负荷密度达到MJ/m2级，与大型融合装置中ELMs事件观察到的水平相当。这一对应关系使达马万托卡马克能够研究大规模托卡马克中ELMs对PFMs的热负荷效应。