基于M-C方法模拟分析NBI真空压力分布的影响因素

2010-02-11 陈长琦 合肥工业大学机械与汽车工程学院

  中性束注入装置(Neutral Beam Injector,NBI)是产生高能中性粒子束用以加热托卡马克等离子体的装置。NBI 真空压力分布是影响中性束传输效率特别是再电离损失的关键因素之一。本文研究分析了HT- 7 托卡马克NBI 实验装置的工作原理和结构特点,利用Monte-Carlo方法建立NBI 实验装置主真空室及飘移管道内分子运动及碰撞的相关模型,并进行编程实现对NBI 实验装置真空压力分布模拟计算。模拟计算和实验结果表明:主真空室低温冷凝泵抽速为4×105 L/s 时,主真空室压力在脉冲充气过程中维持在10- 3 Pa 量级;飘移管道低温冷凝泵抽速为4×104 L/s 时,飘移管道压力维持在10-4 Pa 量级。文章的结论为中性束传输过程中再电离损失的研究提供了理论依据。

  改变受控核聚变所必要缓解的基本问題的一个是怎样才能将等铁化合物体预热到体现温。一般的弱酸性束吸取预热被国际性聚变界认同为是最有郊的预热途径的一个,它通过吸取的一般一般的弱酸性塑料颗粒束在等铁化合物体中的电离、热化,结果把体力转化为成等铁化合物体的动能,导致挺高等铁化合物体温。大多数做实验的时候意味着,NBI 预热设备才可以不错挺高核聚变仪器中的等铁化合物体指标。

1、中性束注入装置(NBI)的典型结构和工作原理

  中性束注入装置的典型结构如图1 所示,它包括离子源、中性化室、主真空室、偏转磁体、离子消除器、束流限制靶、飘移管道及真空系统等部分。

中性束注入装置结构示意图

图1 比较适中束进入安装成分举手图   由阴阴正铝化合物源生成的阴阴正铝化合物,经引入参比工业引入并经迅速参比工业的迅速,弄成精力场达数十做为过百keV的微高阴阴正铝化合物束。微高阴阴正铝化合物束加入弱酸性化室建立弱酸性化,因而使这之中的有一部电影分导出为微高弱酸性化合物束。弱酸性化合物束经漂移通风管道获取到托卡马克设备的等阴阴正铝化合物体中,弱酸性化合物在等阴阴正铝化合物体优速过电荷量相互交换和激发的检测电离弄成阴阴正铝化合物并被人体磁场强度获取,再路经跟原本有等阴阴正铝化合物体形成库仑激发的检测,把精力场传输给等阴阴正铝化合物体,高于调温等阴阴正铝化合物体的的。束线中未弱酸性化的化合物在路经偏转人造磁铁时,在人体磁场强度力的用途下形成偏转,到最后打中阴阴正铝化合物彻底消去器上,为阴阴正铝化合物彻底消去器所挥发。

2、Monte-Carlo方法

  Monte- Carlo的办法,就是说只能只能根据待求随意的话题的变化无常有原则,只能只能根据机械性后果一种的分析数有原则,甚至人力地购造出一适合的的的几率计算建模,是以该建模开展海量的分析数实验设计,使它的个别分析数参数恰好是待求话题的解。真在空中外部经济世界激光束的运行是随意的具体步骤,涡流体的宏观环境环境机械性经营性质是海量外部经济世界激光束相同外部经济世界量的分析数平衡,最易把所实验的宏观环境环境量与激光束的运行的的几率计算特性找着。这就使Monte- Carlo 的办法在涡流体各学科中获取了大面积应用。   中心句用途Monte- Carlo 具体方法模拟网计算的主进口真空室和飘移地埋管内的经济压力地域分布。   只限通篇,短文两边章数的有些网站内容省略,相信短文请163邮箱至编辑索赔

4、结论

  (1) 主真空室低温冷凝泵抽速为4×105 L/s时主真空室压力为8.3×10- 4 Pa,满足NBI 实验装置的实验要求。

  (2) 加快飘移管路正空度的做法有多种:   ① 提升 主真空系统室超高温冷凝剂泵抽速;   ② 提升 飘移管线恒温冷凝水泵抽速;   ③ 变大束流被限口图片尺寸。

  综合考虑,为了使漂移管道压力满足NBI 实验要求(即10- 4 Pa 量级),提高飘移管道低温冷凝泵抽速和减小束流限制口尺寸是比较经济的改进措施,但由于束流限制口的尺寸和中性束加热性能紧密相关,不能进行改动,所以增加漂移管道低温冷凝泵抽气面积是唯一可行的方案。根据模拟结果,增加漂移管道低温冷凝泵抽气面积,将其抽速提高至4×104 L/s 即可以使漂移管道内压力满足NBI 实验要求。