Радиационные потери дейтронов, тритонов и альфа-частиц на ионах вольфрама в плазме токамаков-реакторов ITER и EU–DEMO

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе впервые вычислены интегральные радиационные потери дейтронов, тритонов и альфа-частиц на примесных ионах вольфрама на основе статистической теории атома для проектных режимов работы токамаков-реакторов ITER и EU-DEMO. Ранее в рамках статистической теории атома было показано, что удельные радиационные потери этого нового ионного канала сопоставимы с удельными электронными радиационными потерями, включающими также потери на тормозное излучение, радиационную и диэлектронную рекомбинацию. Расчет интегральных радиационных потерь выполнен в рамках численной модели изолиний постоянной термоядерной мощности, ранее предложенной для исследования операционного пространства и проектных режимов токамаков-реакторов. Для изучения влияния накопления примеси на интегральные радиационные потери были рассмотрены пространственные распределения плотности вольфрама с разной степенью пикированности в центре плазменного шнура. В рамках проведенного исследования добавка потерь по новому каналу к полным интегральным радиационным потерям на вольфраме оказывается масштаба 20 % для ITER и 30 % для EU-DEMO, что подтверждает необходимость рассмотрения этого канала РП при более детальных исследованиях рабочих сценариев этих проектов.

Об авторах

А. А. Маврин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: mavrin_aa@nrcki.ru
123182, Москва, Россия

А. В. Демура

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: mavrin_aa@nrcki.ru
123182, Москва, Россия

Д. С. Леонтьев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: mavrin_aa@nrcki.ru
123182, Москва, Россия

В. С. Лисица

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”;Национальный исследовательский университет “МФТИ”;Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: mavrin_aa@nrcki.ru
123182, Москва, Россия; 141701, Долгопрудный, Московская область, Россия; 115409, Москва, Россия

Список литературы

  1. M. Merola, D. Loesser, A. Martin et al. (Collaboration), Fusion Eng. Des. 85, 2312 (2010); https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2010.09.013.
  2. T. Hirai, F. Escourbiac, S. Carpentier-Chouchana et al. (Collaboration), Fusion Eng. Des. 88, 1798 (2013); https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2013.05.010.
  3. R. Wenninger, R. Albanese, R. Ambrosino et al. (Collaboration), Nucl. Fusion 57, 046002 (2017); https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa4fb4.
  4. J. H. You, G. Mazzone, E. Visca et al. (Collaboration), Fusion Eng. and Des. 175, 113010 (2022); https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2022.113010.
  5. V. I. Gervids, A. G. Zhidkov, V. S. Marchenko, and S. I. Yakovlenko, Kinetics of radiation multiply charged ions in a fusion plasma, Reviews of Plasma Physics, Consultants Bureau: N.Y., USA (1987), v. 12.
  6. V. A. Abramov, V. G. Gontis, and V. S. Lisitsa, Sov. J. Plasma Phys. 10, 235 (1984).
  7. M. Klapisch, M. Busquet, and A. Bar-Shalom, AIP Conf. Proc. 926, 206 (2007); https://doi.org/10.1063/1.2768853.
  8. N. R. Badnell, AUTOSTRUCTURE, Astrophysics Source Code Library, record ascl: 1612.014; https://www.ascl.net/1612.014.
  9. A. Kramida, Atoms 7, 64 (2019); https://doi.org/10.3390/atoms7030064.
  10. P. Gomb'as, Die Statistische Theorie des Atoms und ihre Anwendungen, Springer-Verlag, Vienna, Austria (1949).
  11. W. Brandt and S. Lundqvist, Phys. Rev. 139, A612 (1965); https://doi.org/10.1103/PhysRev.139.A612.
  12. A. V. Demura, D. S. Leont'iev, V. S. Lisitsa, and V. A. Shurygin, JETP 125, 663 (2017); https://doi.org/10.1134/S1063776117090138.
  13. A. V. Demura, M. B. Kadomtsev, V. S. Lisitsa, and V. A. Shurygin, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 48, 055701 (2015); https://doi.org/10.1088/0953-4075/48/5/055701.
  14. A. V. Demura, M. B. Kadomtsev, V. S. Lisitsa, and V. A. Shurygin, JETP Lett. 98, 786 (2014); https://doi.org/10.1134/S0021364013250097.
  15. A. V. Demura, D. S. Leont'ev, V. S. Lisitsa, and V. A. Shurygin, JETP Lett. 106, 429 (2017); https://doi.org/10.1134/s0021364017190067.
  16. A. V. Demura, D. S. Leontyev, and V. S. Lisitsa, Probl. At. Sci. Technol. Ser. Thermonucl. Fusion 45(1), 42 (2022).
  17. E. Fermi and Z. Physik 29, 315 (1924); https://doi.org/10.1007/BF03184853.
  18. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, The Classical Theory of Fields, 4th ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK (1975), v. 2.
  19. V. V. Ivanov, A. B. Kukushkin, and V. I. Kogan, Soviet J. Plasma Phys. 15, 892 (1989).
  20. S. V. Putvinskii, Alpha particles in tokamaks, Reviews of Plasma Physics, Springer, N.Y., USA (1993).
  21. A. A. Mavrin, and A. V. Demura, Atoms 9, 87 (2021); https://doi.org/10.3390/atoms9040087.
  22. H.-S. Bosch and G. M. Hale, Nucl. Fusion 32, 611 (1992); https://doi.org/10.1088/0029-5515/32/4/I07.
  23. T. Pu�tterich, R. Neu, R. Dux, A. D. Whiteford, M. G. O'Mullane, H. P. Summers, and the ASDEX Upgrade Team, Nucl. Fusion 50, 025012 (2010); https://doi.org/10.1088/0029-5515/50/2/025012.
  24. A. A. Mavrin, Plasma Phys. Control. Fusion 62, 105023 (2020); https://doi.org/10.1088/1361-6587/abab5d.
  25. A. A. Mavrin, Radiat. E. Def. Solids 173, 388 (2018); https://doi.org/10.1080/10420150.2018.1462361.
  26. T. Pu�tterich, R. Dux, R. Neu et al. (Collaboration), Plasma Phys. Control. Fusion 55, 124036 (2013); https://doi.org/10.1088/0741-3335/55/12/124036.
  27. C. Angioni, P. Mantica, T. Pu�tterich et al. (Collaboration), Nucl. Fusion 54, 083028 (2014); https://doi.org/10.1088/0029-5515/54/8/083028.
  28. A. Huber, S. Brezinsek, V. Huber et al. (Collaboration), Nucl. Mater. Energy 25, 100859 (2020); https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100859.
  29. S. H. Kim, T. A. Casper, and J. A. Snipes, Nucl. Fusion 58, 056013 (2018); https://doi.org/10.1088/1741-4326/aab034.
  30. S. H. Kim, A. R. Polevoi, A. Loarte, S. Yu. Medvedev, and G. T. A. Huijsmans, Nucl. Fusion 61, 076004 (2021); https://doi.org/10.1088/1741-4326/abf43e.
  31. R. Wenninger, R. Kembleton, C. Bachmann et al. (Collaboration), Nucl. Fusion 57, 016011 (2017); https://doi.org/10.1088/0029-5515/57/1/016011.
  32. J. Wesson, Tokamaks, 3rd ed., Clarendon Press, Oxford, UK (2004).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023