托卡马克装置中长脉冲高功率运行模式下钨偏滤器基础物理研究

摘要

可控聚变能是人类追求的一种清洁、安全、丰富的未来能源,其中磁约束核聚变研究主要采用托卡马克装置来开展.经过几十年的发展和实验验证,具有偏滤器位形的托卡马克已被国际上认证为实现聚变能最有可能的途径.当前,偏滤器靶板与等离子体强烈的相互作用是当前聚变研究面临的最为严峻的挑战,是我国全超导托卡马克装置EAST、国际热核聚变实验堆ITER亟待解决的难题.为此提出了解决这些难题的工作思路和重点研究内容.针对未来聚变堆稳态运行模式相关的偏滤器关键难题,在长脉冲时间尺度上深入开展高功率钨偏滤器运行的基础物理问题研究,实现对偏滤器热负荷和钨杂质的有效控制,并达到与芯部高性能等离子体的高效兼容,满足10～20 MW中性束及波加热条件下百秒量级长脉冲高约束模等离子体运行需求.同时探索钨偏滤器位形优化的新途径,提高钨偏滤器排热和排粒子能力,为未来聚变堆钨偏滤器运行和设计提供重要的物理参考.主要预期成果是明确钨偏滤器条件下基础物理过程及边界磁拓扑结构改变对偏滤器性能的影响,建立与高性能芯部等离子体兼容的先进偏滤器优化机制,以及在国际上率先实现长脉冲高热负荷条件下钨偏滤器热流分布的主动调控.