abstract:
(1)强调C杂质输运和对辐射分布的影响。
(2)考虑不同价态D、C的离子。
(3)平均入射离子能,粒子流密度计算W的的侵蚀率。
(4)改变C源强度和上游密度改变C杂质的分布。
(5)C主要在低温区域辐射10-20eV。
(6)LSN C输运对USN 和DN对W溅射影响较小。
(7)C6+是主要的W侵蚀源。
introduction:
(1)C杂质对脱靶的影响,C输运和C杂质的辐射功率。
(2)C杂质对W偏滤器侵蚀的潜在影响,
(3)Psol=1.5MW,0.9-3.3e19m-3。
(4)离子接触到壁,一部分再循环中性粒子返回计算区(D & D2),总再循环率固定。壁温度0.026eV。D再循环1
(5)辐射功率包括离子和中性粒子的线性辐射和韧致辐射
(6)到达靶板的总功率流包括电子、离子、复合过程(离子打击靶板复合成中性粒子)
(7)化学溅射0.01-0.1 vs. no c sputering
(8)对比不同Ychem,C杂质不显著影响上游剖面(C密度在OMP只有3.0-5.0e17)
(9)Figure3:在LOT,C起到重要作用,C导致偏滤器区域辐射显著增加,显著降低电子温度和能流,Ychem增加导致C密度峰值从0.2-1.4e19变化,nct/net增加到14%,电子密度随Te降低增加;OMP、LOT的C密度都随Ychem增加增加,C在靶板的密度比OMP高两个量级。
(10)figure4:不同Ychem对应的C密度和Te剖面,表明主要的C杂质分布在低偏滤器区域,
C+和C2+是主要价态。nc/ne在靶板低上游低(由于偏滤器区域是上游等离子体密度的两倍);
Ychem增加,C密度显著增加;
有趣的观察到C密度峰值出现在内偏滤器(偏滤器的内外不对称性,内靶板电子温度更低,导致粒子流是从外靶板到内靶板为(为了获得压力平衡))
因此内靶板的的电子和C密度都比外靶板高,即使到达外靶板的粒子流更高(意味着在外把靶板的C源更强);
figure4(b)表明C密度增加,Te明显降低,暗示C可以帮助在低密度实现脱靶。
(11)跨场漂移没有被包含,偏移起到重要的作用。
(12)Figure5:Ychem增加,Tet,qt,Gamma_{t}峰值变化;Tet:41-7.5eV。q_{\perp}:3.6-0.8MW。表明C可以帮助耗散能量帮助脱靶;
figure5(b),辐射功率分布,SOL+core、OD、ID。
随着Ychem增加,C辐射功率辐射占比从68%-增加到91%,表明C是很好的功率辐射,喷N2的主要原因是(和C相似的辐射属性)内外偏滤器占辐射功率的90%
AUG,辐射功率强烈依赖Ychem,当Ychem=0.015时,辐射大概被C和D均分。过高的Ychem(>0.2)不被实验观察支持。
当高密度时,发现显著的辐射不足。
MAST-U发现C在10-20eV时时很好的辐射源。
DIII-D暗示86%的辐射功率增加是源自C辐射。
Ychem依赖不同的装置和放电状态。
(13)脱靶被定义为发生{\Gmma}_{\perp}roll-over
(14)figure6(a)peak、OSP的温度、能流、粒子流;
上游密度增加,电子温度和热流显著降低。但是粒子流仍然继续增加。因此高密度节接近部分脱靶版开始点。与LSN不同,C影响很小。
对比LSN,USN的C辐射主要是影响core+sol因为偏滤器区域是主要的辐射区域,C辐射占比很小,C在USN影响很小。
(15)C杂质的影响由C密度和分布决定。
(16)figure7(a),C密度在OMP和UOT:等离子体密度增加,OMPnc变化很小,nc在UOT降低。解释:上游密度增加Te降低,压制C的输运(由于很小的朝向靶板的平行速度(导致杂质到达靶板))。
值得注意的是nc在OMP比UOT高一个量级;总碳密度受输运系数的影响。figure7(b) n_({e,sep,OPM}=1.6E19,nc的分布。
最高的nc在低偏滤器靶板,C杂质的输运内(高价态)和外(低价态);
C 很难到达上靶板,(both 内外侧)。特别是PFR,nc峰值出现在源力达机电位置(UOT)。
4、discussion and conclusion
(1)C是很好的辐射因子,导致主要的辐射,C可以降低电子温度和热流,实现脱靶。
(2)C更喜欢待在偏滤器区域(产生区域),低X点区域等离子状态随C强度的增加变化很小。
(3)C杂质在内腿的积累更多。和内外不对称性和压力平衡相关。
(4)增加C强度可以显著增加偏滤器区域C的密度。帮助实现脱靶。跨场输运没有包含,EXB 漂移可以显著改变等离子体流的再分布。