EAST-NBI反向電子吸收板換熱計算與分析

許永建　栗　翔,2　胡純棟　于　玲　陶　玲　謝亞紅　蔣才超　顧玉明　李　軍

1（中國科學院等離子體物理研究所　合肥　230031）2（中國科學技術(shù)大學　合肥　230026）

EAST-NBI反向電子吸收板換熱計算與分析

許永建1栗翔1,2胡純棟1于玲1陶玲1謝亞紅1蔣才超1顧玉明1李軍1

1（中國科學院等離子體物理研究所合肥230031）2（中國科學技術(shù)大學合肥230026）

中性束注入是托卡馬克主要的輔助加熱手段。目前先進實驗超導托卡馬克中性束注入（Experimental Advanced Superconducting Tokamak-Neutral Beam Injection, EAST-NBI）裝置采用的是正離子源，運行過程中離子源的部分部件有很大的熱沉積，其中反向電子吸收板最為嚴重。經(jīng)實驗研究，當束功率為3.5 MW時，沉積在反向電子吸收板上的平均功率密度高達4.4 MW·m-2，有著較大的換熱負擔。為探究反向電子吸收板的極限運行時間，采用數(shù)值模擬的方法，對反向電子吸收板在不同束功率、冷卻水水壓等多種工況進行了計算。結(jié)果表明，電子吸收板隨著束功率的增大，換熱負擔加重、換熱效果變差，通過增壓泵提高冷卻水入口壓力一定程度上可以提高換熱能力，使其極限運行時間延長。對該課題的研究可以指導EAST-NBI的運行，以保證離子源安全、穩(wěn)定工作，此外還為反向電子吸收板的進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)，對發(fā)展長脈沖、高功率的離子源具有重要意義。

中性束注入，電子吸收板，換熱，極限運行時長，數(shù)值模擬

中性束注入（Neutral Beam Injection, NBI）加熱是對托卡馬克等離子體外部加熱和維持的重要手段之一［1-6］。它主要通過電荷交換和粒子間碰撞實現(xiàn)對離子和電子的加熱，是目前在托卡馬克上除了歐姆加熱外，對等離子體外部加熱和維持的4種主要加熱手段（中性束注入、低雜波、離子回旋頻段波、電子回旋頻段波）中加熱效率最高、物理機制最清楚的手段。……