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中国科学院Zhu, G. H.与张杰等团队:ICRF-NBI协同效应对EAST氘NBI二次谐波加热实验中快离子分布和等离子体性能的影响

论论资讯 | 2023-05-01 1热度

Nuclear Fusion

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Influence of ICRF-NBI synergy on fast ion distribution and plasma performance in second harmonic heating experiments with deuterium NBI at EAST

Zhang W.; Zhu G.-H.; Zhang X.-J.; Zhong G.-Q.; Ai L.; Chu Y.-Q.; Fan T.-S.; Fan H.-C.; Guo Y.-Y.; Hao B.-L.; Huang J.; Jin Y.-F.; Liu L.-N.; Liao L.-Y.; Li Y.-H.; Liang Q.-C.; Sun Y.-X.; Wang G.X.; Yang D.-K.; Yang H.; Zhang H.-P.

Published:2023-05-01
DOI:10.1088/1741-4326/acc4db

研究背景

在现代社会中,能源是人们关注的热点话题之一。核聚变是一种清洁、高效的能源形式,因此备受关注。然而,要实现核聚变需要解决许多技术难题。其中之一就是如何提高聚变反应的效率。在这个问题上,科学家们一直在努力寻找新的方法和技术。

研究内容

最近,一项关于以ICRF和NBI相结合对等离子体性能影响的研究成果在《核聚变》杂志上发表。研究人员在EAST上进行了实验和模拟,以探究ICRF和NBI的协同作用对快离子分布和等离子体性能的影响。实验和模拟结果表明,ICRF和NBI的协同作用不仅可以将NBI束流离子的能量从80 keV加速到300 keV以上,还可以产生3 MeV以上的聚变中子。此外,ICRF和NBI的协同作用还可以通过增加等离子体的极向beta、储能、离子温度、总中子产额和动力学压力来提高等离子体性能。在1.0 MW NBI和1.5 MW ICRF功率的典型H模式等离子体中,ICRF和NBI的协同作用可以使极向beta、储能、离子温度和中子产额分别提高约35%、33%、22%和80%。各种参数扫描表明,通过降低少数离子浓度或谐波共振与磁轴之间的距离,或增加ICRF加热功率或NBI束流能量,可以增强ICRF和NBI的协同作用,从而产生更高能量的快离子。例如,当n(H)从5%降至0.1%时,快离子尾部的最大能量从300 keV增加到600 keV。

研究意义

这项研究的创新点在于探究了ICRF和NBI的协同作用对等离子体性能的影响,并提出了一些增强协同作用的方法。这些成果对于提高聚变反应的效率具有重要意义,有助于推动聚变能源的研究和应用。

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