利用钨颗粒远程终止托卡马克破裂缓解中的 runaway 电子束
等离子体物理
2023-10-27 v1
摘要
通过注入钨颗粒实现远程 runaway 电子终止，为破裂缓解工具箱提供了一种可行的选择。钨因其较大的电子阻止本领和高熔点而成为该应用中有吸引力的材料选择。为评估该方案的可行性，我们使用 MCNP 程序对入射 runaway 能量为 1 至 10 MeV 的 runaway 与钨颗粒的碰撞进行了模拟。我们从能量学和碰撞运动学两个角度评估了 runaway 终止情况。在能量方面，模拟显示钨颗粒在 4-9 s 的时间尺度上移除了 99% 的 runaway 束能量。在运动学方面，模拟显示 99% 的 runaway 在 3-4 s 的时间尺度上通过吸收或背散射被终止。无论以哪种度量，runaway 束都在颗粒熔化开始前被有效终止。此外，模拟显示钨颗粒的二次辐射发射并未显著影响该方案的 runaway 终止效能。二次辐射以低于入射 runaway 的粒子能量发射，且具有宽泛的角分布，因此发射出的大部分二次电子不会经历有效的 runaway 再加速。总体而言，远程 runaway 终止方案是 ITER、SPARC 及其他未来燃烧等离子体托卡马克中最后一搏式 runaway 缓解的一个有前景的概念。
引用
@article{arxiv.2310.16998,
title = {Stand-off runaway electron beam termination by tungsten particulates for tokamak disruption mitigation},
author = {Michael A. Lively and Danny Perez and Blas P. Uberuaga and Yanzeng Zhang and Xian-Zhu Tang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.16998},
year = {2023}
}
备注
Submitted to: Nuclear Fusion - 16 pages (4 supplementary), 11 figures (5 supplementary), 4 tables