磁约束可控热核聚变堆中的第一壁材料钨的研究状况和面临的若干问题

本文介绍了磁约束可控热核聚变堆中面向等离子体第一壁材料的服役环境.阐述了热负荷和高能粒子辐照对第一壁钨材料结构的影响.针对该领域中的研究状况,分析了所存在的迫切需要解决的若干问题.     

飞秒激光大气等离子体通道的平均电子密度修正

在飞秒激光等离子体通道中的电子密度分布近似为高斯分布的基础上,对文献[5]中所得到的激光等离子体通道中的平均电子密度进行了修正计算.计算结果显示:等离子体通道的平均电子密度约为5.48×1018cm-3,高于文献[5]中的计算结果约一倍.随后从实验所测得的等离子体通道中的电阻率η=0.76 Ωcm出发,验证估算出的平均电子密度约为5.20×1018cm-3.从而证明了飞秒脉冲激光生成等离子体通道中的电子密度分布近似为高斯分布.     

激光等离子体电子密度诊断

等离子体电子密度是一个重要的状态参数,对它的实验研究已形成了一整套诊断方法,本文综述了几种激光等离子体电子密度诊断方法的原理及其应用,主要有激光探针和发射光谱法,其中激光探针包括干涉法和偏折法。     

铅等离子体中电子密度随时间演化特性的实验研究

测定了激光诱导铅等离子体中铅原子和离子谱线Ｓｔａｒｋ展宽的时间演化特性以及与缓冲气体压力之间的关系,由此计算得到了等离子体中电子密度的时间演化特性及其与缓冲气体压力之间的关系     

大功率等离子体炬钨肺阴极的研究

钨铈阴极用于大功率等离子体炬尚见报道。这里报道的钨铈阴极为烧结块状结构，含ＣｅＯ２１％－４％，密度１６．５－１７．８ｇ／ｃｍ＾３，直径２０－３０ｍｍ，长度５－２５ｍｍ，在５０００Ａ电流下经受了３０－６０小时的试验运行考验。     

激光诱导Ni等离子体电子温度、电子密度的空间演化特性研究

在350-600nm波长范围内测定了激光烧蚀Ni等离子体中Ni原子的空间分辨发射光谱.由发射光谱线的强度和STARK展宽分别计算了等离子体电子温度和电子密度,并由实验结果讨论了激光等离子体的空间演化特性.     

氢等离子体特性及其对钨的辐照行为研究

本文依托四川大学直线等离子体装置(SCU-PSI)产生高通量氢等离子体,采用朗缪尔探针对氢等离子体特性进行诊断,研究了氢等离子体特性随放电电流、气体流量等输入条件的演变规律;并利用调控产生的氢等离子体对纯钨进行了相应的辐照研究. 实验结果显示, 在磁场0.1~0.2 T、气流量1 000~2 200 sccm和电流180~228 A范围内,氢等离子体通量密度、热负荷密度及电子密度、温度等参数与磁场和电流呈正相关关系,而与气体流量呈负相关关系. 在该范围内,最高等离子体密度达到2.6×1019 m-3,等离子体通量达到8.8×1022 m-2?s-1,热负荷达到6.5×104 W/m2. 利用调控产生的等离子体对纯钨样品进行初步辐照实验,结果显示随着入射等离子体特性的不同,样品表面出现不同程度的尺寸和密度不均匀颗粒状辐照损伤结构,并且颗粒尺寸随氢等离子体离子通量的增加而增大. 本文结果显示SCU-PSI可以产生理想的氢等离子体环境,因此可以作为未来聚变领域,研究氢等离子体和托卡马克装置面向等离子体材料钨以及相应结构材料相互作用的有效实验装置.     

外电场作用下BeO分子结构的研究

采用密度泛函理论,研究了聚变堆第一壁材料中的BeO分子在外电场中的结构,本文选用了B3LYP/6-311g方法优化,研究了外电场(-0.05～0.05a.u.)对BeO分子基态键长、能量、电荷分布、HOMO能级、LUMO能级、能隙及谐振频率的影响.结果表明,电场从-0.05a.u.变化到0.05a.u.时,BeO的能量...     

大功率等离子体炬钨铈阴极的研究(英文)

钨铈阴极用于大功率等离子体炬尚未见报道。这里报道的钨铈阴极为烧结块状结构，含ＣｅＯ２１％～４％，密度１６．５～１７．８ｇ／ｃｍ３，直径２０～３０ｍｍ，长度５～２５ｍｍ，在５０００Ａ电流下经受了３０～６０小时的试验运行考验。阴极温度分布的数值模拟表明：熔化区（温度高于３４１０℃）形状呈半椭圆形。用钢液溅射阴极表面，去除阴极表面熔化区液体，裸露的熔坑形状与数值模拟相吻合     

钨在等离子体破裂时的表面损伤

在托卡马克类型的聚变装置中,面向等离子体材料在等离子体破裂过程中要承受剧烈的热负荷,这会使得面向等离子体材料表面受到严重的损伤。实验中将纯钨样品放入HT-7托卡马克的刮削层中,以研究等离子体与纯钨表面的作用。实验后发现样品表面产生了等离子体冲击痕和熔化斑痕。     

Plasma Electron Density Measuring and Processing on the J-TEXT Tokamak

Plasma electron density is one of the most fundamental parameters in the study of tokamak plasma physics.The method of plasma electron density measuring and processing on the Joint Texas Experimental T...     

低压高密度等离子体电极性能研究

设计了一种玻璃管式封闭等离子体腔室,以高频开关电源为工作电源,高纯氩气(体积分数为99.999%)为工作气体,结合汤森放电理论,推导了等离子体密度与电流之间的关系,结合实验结果对该理论进行了验证,并测试了不同压强,不同电极下的封闭式等离子体密度。实验结果表明,在以纯金属热阴极材料钨为电极,工作电流为200 mA,管内气压为66 Pa(0.5 torr)的条件下,可将封闭式等离子体密度提高至1.1×10~(13)cm~(-3)。对封闭式等离子体密度与电流、腔室内气体压强及腔室电极之间的关系进行了分析,探索得到了一种封闭腔体内获得接近电弧放电高密度等离子体的方法。     

相对论电子束与磁化等离子体的介电张量研究

近年来的实验表明,在相对论微波器件中,填充适当密度的等离子体可提高器件的束波互作用效率、输出功率和工作频率。在该类器件的理论分析中,常常利用电磁流体模型来研究电子束和等离子体。从麦克斯韦方程组和电子的运动方程出发,导出了相对论电子束和磁化等离子体的等效介电张量,所得结果为该类器件的理论分析提供了方便。     

电子密度对PCVD制备SnO_2导电薄膜的影响

利用双探针测得了管式射频等离子体反应器内电子密度的轴向和角向分布,并制得了SnO_2透明导电薄膜.实验表明,薄膜的沉积速率、电学性能及结晶形态受等离子体电子密度的影响较大.在电子密度高的地方,薄膜沉积速率快,薄膜电阻低,其薄膜的晶粒也均匀细微密集.     

电子回旋共振等离子体静电探针诊断技术研究

采用Langmuir静电单探针和双探针诊断技术对微波电子回旋共振(ECR)装置产生的低温低气压氮气等离子体进行诊断.测量了等离子体密度随微波功率,轴向距离,径向距离的变化关系以及电子温度随轴向距离的变化关系.采用3种不同理论计算等离子体密度;分别采用单探针与双探针测量电子温度.结果表明,由饱和电子电流计算得到的电子密度与由受限轨道理论计算得到的电子密度相一致,约为1×1010/cm3,而由饱和离子电流计算得到的电子密度在2×1010/cm3左右;由单探针测量的轴向电子温度最高可达7 e V,而双探针的测量值最大仅为4.5 e V.越靠近离子源处,这一差异性越明显.然后引入Langmuir受限轨道理论对这些差异现象进行分析,提出电流分离的思想,将电子电流与离子电流分离,证明了受限轨道理论在ECR等离子体中的适用性.通过利用电流分离思想除去离子电流的方法得到负偏压部分的电子电流,解决了使用单探针测量电子温度时直线部分不明显的问题.     

元素电子亲和势的密度泛函理论计算

应用密度泛函理论的DFT-LDA、DFT-LDA/NL和改进的Slater过渡态方法,把元素的电子亲和势的计算扩展到周期表的103种元素.计算中考虑了相对论效应.计算结果比以前Robles和Bartolotti等用密度泛函理论的XGL和Xα近似的交换相关泛函的计算结果有所改进,更接近Pearson的实验值.     

极区中层电子数密度不均匀特征尺度与尘埃声波波长的估计

基于火箭探测数据的结果及相关理论,给出了极区中层尘埃等离子体电子数密度不均匀特征尺度与尘埃声波波长的量级,对两个量级的比较得出,电子数密度不均匀特征尺度远远大于尘埃声波波长,为采用局域均匀假设建立极区中层尘埃等离子体纵波色散关系奠定了基础．