HT-7EAST中的灰尘研究课件

HT-7/EAST中的灰尘研究

2009-12-09

导师：胡建生研究员目录研究意义研究目标及内容已取得的进展存在的问题下一步的计划发表论文情况研究意义未来聚变装置中的灰尘对装置安全、实验运行、环境及人身健康存在严重危害，迫切需要了解灰尘的特征为国际托卡马克灰尘研究数据库提供实验数据已取得的进展EAST/HT-7中灰尘的基本特征EAST中灰尘产生跟等离子体放电之间关系的研究腐蚀、沉积及灰尘产生之间关系的研究HT-7气凝胶灰尘抓取EAST/HT-7中灰尘的基本特征研究方法

实验后对灰尘进行收集，利用SEM、EDX、XRF、TDS进行形貌、成分及氢的滞留分析已取得的结果形貌：形状丰富：片状、块状、条状、球状、絮状等EAST：片状为主，块状较多，球状很少，HT-7：块状为主，其次为颗粒状，球状很少。成分：主要成分基本相同：C、Si、Fe其他：B、Ca、Cr、Ti等HT-7灰尘分布SS表面1.9SS0.5SS(Li限制器旁)1.2-0.1-0.1ICRF加热-0.5极向-0.4SS-0.3SS-0.20.3内衬间隙3LimiterLHW侧0.6收集方式：干泵+过滤器单点收集面积：约50cm2单点收集时间：3分钟抽气单位：mg共收集到7.5mgEAST/HT-7中灰尘的基本特征位置分布不均匀分布多：装置底部（内衬间隙、石墨瓦间缝隙、）、低场侧SQL等离子体阴影区（限制器两侧、GDC电极、ICRF清洗天线、快控线圈盒（EAST）表面及附近）；窗口、管道内灰尘也较多少：装置顶部、第一壁石墨表面总量EAST2008：4.05g，南边部分EAST2009：17.35g抽气收集：212.4mg，平均约：0.177mg/cm2水中：17.14gHT-72009：110.2mg抽气收集：7.5mg，平均：0.013mg/cm2其他：102.7mgEAST远多于HT-7：装置尺寸、第一壁材料、运行参数、磁场位型、收集方式等尺度分布20微米以下占主导，平均尺度与位置有关：较大：等离子体阴影区（如限制器两侧、内衬间隙、石墨瓦间隙），约50微米，且50-100微米的灰尘众多较少：天线表面、第一壁表面，1-10微米之间HT-72009年夏季运行期后不锈钢内衬表面收集到的灰尘的尺度分布EAST中灰尘产生跟等离子体放电之间关系的研究研究方法EASTScope+CCD+EASTViewer统计分析EAST2009春季实验共放电5188次（shot9454-14641），共统计353shots，占总放电次数的6.8%本节灰尘专指能通过CCD看到的灰尘（亮点）放电不同阶段灰尘的产生Shot11966：PLHI=700kW，Ip=255kA，nel=1.32E+19/m3，length=7.6s，位型：限制器->单零结论1：灰尘较多的阶段：电流爬升、电流下降、刚进入平顶阶段灰尘较少的阶段：平顶中后期1s2.8s5.4s7.2s灰尘产生与Ip的关系520kA390kA270kA120kA150kA24kA灰尘产生与LHCD的关系

未发现PLHI功率对灰尘的产生存在明显影响11970：偏滤器，256kA，nel=1.54，LHCD=1MW，加波时间3.6-7.5s，正常放电，7.6s3.6s投入4.9s维持稳定7.5s退出3.6s4.9s7.5s长脉冲下灰尘的产生

放电后期（>25s)灰尘产生明显Shot13329：Ip=235kA，nel=1.5x1019/m2，PLHI=800kW，33s1.4s3.0s27s31s29s腐蚀&沉积&灰尘之间的关系研究ErosionDustDeposits表面生长剥落凝聚、成膜蒸发、升华、溅射溅射、凝聚蒸发、溅射腐蚀&沉积&灰尘之间的关系研究研究方法

实验后照相及样品分析已取得的结果腐蚀与沉积区域分布：净腐蚀主要发生在高场侧及限制器表面，净沉积主要发生在低场侧、偏滤器或内衬底部在多数石墨瓦或内衬表面，腐蚀与沉积区域同时存在，表明腐蚀与沉积过程可同时发生腐蚀/沉积强度具有很强的方向性净腐蚀区域净沉积区域EAST/HT-7中灰尘的基本特征氢的滞留（EAST2008运行期后的灰尘）沉积层样品：石墨瓦上典型的沉积层：5mmx5mmx2mm灰尘样品：164.6mgD的滞留分析(TDS)：温度:25-1000℃，温度增速0.5℃/s；TDS抽速:60l/sD的总滞留量估计：1)灰尘：约7.6×1018atoms/g，4.05g灰尘中共有3.8×1019atoms2)沉积层：约7.8×1020atoms/m2，估计总量为2.34×1022atoms在750℃处灰尘样品跟沉积层样品D的释放均出现峰值，灰尘在300℃和600℃处也出现了峰值，估计D的最佳热解吸温度在750℃左右。腐蚀&沉积&灰尘之间的关系研究沉积膜腐蚀灰尘腐蚀&沉积&灰尘之间的关系研究沉积膜的主要成分为C、B、Fe、O，与灰尘成分相似腐蚀&沉积&灰尘之间的关系研究沉积膜灰尘非常一致的成分类似的形状灰尘沉积膜证实成分分析证实腐蚀、沉积及灰尘产生之间存在相互转化实验条件Ip=130kA，ne=1.5x1019/m3，Bt=1.8T，PLHCD=300-420KW,Length=1s，Twall=30℃共接受了10次放电，10sHT-7气凝胶高能灰尘抓取HT-7气凝胶高能灰尘抓取收集到6个灰尘粒子表面27个圆锥形弹坑，平均半径：479微米，平均深度：420微米，平均体积：2.2x10-4cm3轨迹为弹坑下一步的计划灰尘氧化清除技术的研究热壁氧化：研究不同烘烤温度、不同氧气环境、不同氧化时长下氧化清除技术对灰尘中C、H粒子的清除率GDC-氧化：研究不同O-GDC下灰尘氧化的清除效率（选做）HT-7中抓取灰尘的气凝胶的进一步分析发表论文情况唐明,胡建生,G.Morfill，等，EAST/HT-7托卡马克装置灰尘研究初步结果，中国物理学会2009秋季会议M.TANG,J.SHU,N.ASHIKAWA,etal,DustcollectedfromEASTsuperconductingtokamakwithfullcarbonwallsafter2008campaign，FusionEngineeringandDesign