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研究室主要实验平台


一、 EAST材料与等离子体评估系统(MAPES)

      该系统在集成了现场视频、热偶、红外光谱和朗缪尔探针等诊断手段可以较为灵活地开展可明确背景等离子体特征的各种PWI实验研究。可在不破坏主放电室真空的条件下,从 EAST 低场侧中平面将实验样品直接送入到装置内等离子体刮削层中,从而达到不影响托卡马克正常放电、严格地控制辐照实验参数以及能够在一轮实验中完成多项任务的目的。
技术参数:
(1)真空与机械系统:分子泵ATP900(900L/s)、FJ110(110L/s)
(2)诊断系统:静电探针、热电偶、可见光CCD相机(D窗口)、红外相机(M窗口),可见发射光谱仪(H上窗口)
(3)加热与水冷系统:样品加热电极(Imax=80A)、水冷管
(4)控制系统:可实现样品室真空监测、抽气系统开关、冷却水关断、多位置摄像头实时监测的远程控制

二、 氘/氦(D2/He)高分辨热脱附谱和气体驱动渗透联合实验平台

      热脱附谱仪采用双质谱仪结构,既可以实施广谱测量,亦可对氘和氦进行精细分辨,将用于准确分析研究经过等离子体辐照后的缺陷样品和参考样品中氢同位素的滞留情况,并结合TMAP程序进行缺陷分析,将气相渗透平台集成在实验室原有的热脱附实验平台上,气相渗透后的样品可以迅速开展热脱附实验研究。
技术参数
(1)双质谱仪设计,其质量数范围1-100 amu、1-6 amu;
(2)自带标准漏孔洗气系统,可对H2 / D2 / He三种气体进行标定。
(3)渗透率的可检测下限为10-14 mol/(msPa1/2) - 10-15 mol/(msPa1/2);
(4)供气端和渗透端的压强均可达10-5Pa量级;
(5)样品控温区间为室温至1150℃;
(6)上游端驱动气体压强为0.01-100Pa或10-105Pa。

热脱附谱仪(TDS)

气相渗透平台(PTDS)

三、包层热工水力学设计验证平台(在建)

      本实验平台可在在雷诺数200至105、系统压力1到7Mpa范围内,开展水冷包层典型几何结构流道的流动与传热特性的实验研究,获得从单相水到过热蒸汽的流动与传热特性,为水冷包层的研发与安全分析提供基础数据与实验关联式,同时为数值分析提供验证,此外,该平台可进一步进行自然循环实验研究。
主要参数如下:
(1) 冷却水供水能力:12t/h
(2) 系统压力:7.0MPa
(3) 系统流量:3-8000kg/h
(4) 最大加热功率:220kW

 

四、计算模拟平台

      基于第一性原理程序VASP、分子动力学程序LAMMPS、辐照模拟程序TRIM,建立聚变堆材料模拟平台,可研究氢、氦在材料中起泡、渗透、扩散行为,模拟灰尘对第一壁表面的影响。
      基于边界等离子体模拟程序PIC、EDDY-PIC、DIVIMP、DINA,建立了杂质输运、碰撞、沉积模拟平台。其中,基于3维MC程序EDDY,可研究边界等离子体和壁相互作用物理过程。而粒子模拟方法PIC则可以耦合进边界模拟程序EDDY中,提供缝隙内部和附近的等离子体电场,粒子通量等信息,进而可以开展castellated瓦块(如穿管结构)缝隙内部的杂质输运和沉积行为的研究。DINA程序结合ANSYS 程序对托卡马克装置内部部件的halo 电流及其电磁力进行数值计算。DIVIMP程序是目前托卡马克聚变装置中最常用到的用来模拟边界等离子体区域杂质产生和输运的二维蒙特卡洛程序,可以开展钨杂质的输运模拟相关研究。