流动碰撞率对等离子体枪中ELM复现的影响
等离子体物理
2018-11-16 v1
摘要
等离子体扰动对第一壁材料的破坏严重限制了聚变反应堆的寿命与持久性。在各种扰动中，I型边界局域模（ELMs）尤其因其预期的热负荷及在下一代聚变反应堆中相对频繁而带来重大设计挑战。等离子体枪装置已被广泛用于实验室中复现ELM条件，但其密度更高、温度更低，因而流动碰撞率高于聚变条件下预期值。本工作给出的实验可视化结果表明，在枪装置中于烧蚀动力学之前的空间与时间尺度上形成强激波。这些测量用于验证详细的磁流体动力学模拟，后者捕捉了等离子体射流的产生以及碰撞率对输运至材料表面的粒子所起的屏蔽效应。模拟显示，等离子体枪中的自屏蔽效应使自由流热通量降低多达90%，并进一步降低撞击材料表面的入射粒子动能。这些模拟在枪装置的一系列运行条件下进行，并讨论了在向外推至聚变条件时如何解释现有实验测量值。
引用
@article{arxiv.1811.06010,
title = {Effects of Flow Collisionality on ELM Replication in Plasma Guns},
author = {Thomas C. Underwood and Vivek Subramaniam and William M. Riedel and Laxminarayan L. Raja and Mark A. Cappelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.06010},
year = {2018}
}