改善芯部加料效率的新机制研究

摘要

对五种不同组合的固态氢同位素靶丸H2、HD、D2、DT和T2在聚变等离子体中的消融率作了同位素修正 . 结果表明 , 由于这种新机制 -- 同位素效应,引起的靶丸半径烧蚀率修正从氢靶丸的1下降到氚靶丸的0.487.因而在消融率计算时是不可忽略的, 这些修正可导致更深的靶丸消融物质沉积因而改善芯部加料效率.更重要的是,考虑到同位素效应后,对ITER的加料困难有适度的减轻. 进一步的数值计算工作表明, 以低场侧注入半径rp0=0.5cm 的DT靶丸, 同样渗入ITER等离子体100cm, 按Kuteev的2D透镜模型,同位素修正使要求靶丸的初速度从vp0=24.27×05cm·s－1减小到16.2×05cm·s－1, 而对Parks模型,从vp0=8.07×05cm·s－1减小到5.4×05cm·s－1.如果从中平面高场侧注入尺寸rp0=0.5cm 的DT靶丸, 当合并考虑同位素修正和由于消融云内外比压差产生的净垂直极化电流引起的沿大半径方向漂移后,vp0可降低到工程技术上比较容易实现的低速1.73×04cm·s－1从而可能使靶丸的消融物质沉积到ITER等离子体中心.