Радиационные потери дейтронов, тритонов и альфа-частиц на ионах вольфрама в плазме токамаков-реакторов ITER и EU–DEMO
- Авторы: Маврин А.А.1, Демура А.В.1, Леонтьев Д.С.1, Лисица В.С.1,2,3
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
- Национальный исследовательский университет “МФТИ”
- Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
- Выпуск: Том 118, № 11-12 (12) (2023)
- Страницы: 816-825
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/246989
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823230052
- EDN: https://elibrary.ru/MUTPJF
- ID: 246989
Цитировать
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, Moscow, Russia
А. В. Демура
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Email: mavrin_aa@nrcki.ru
123182, Moscow, Russia
Д. С. Леонтьев
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Email: mavrin_aa@nrcki.ru
123182, Moscow, Russia
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, Moscow, Russia; 141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia; 115409, Moscow, Russia
Список литературы
- 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.
- 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.
- R. Wenninger, R. Albanese, R. Ambrosino et al. (Collaboration), Nucl. Fusion 57, 046002 (2017); https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa4fb4.
- 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.
- 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.
- V. A. Abramov, V. G. Gontis, and V. S. Lisitsa, Sov. J. Plasma Phys. 10, 235 (1984).
- M. Klapisch, M. Busquet, and A. Bar-Shalom, AIP Conf. Proc. 926, 206 (2007); https://doi.org/10.1063/1.2768853.
- N. R. Badnell, AUTOSTRUCTURE, Astrophysics Source Code Library, record ascl: 1612.014; https://www.ascl.net/1612.014.
- A. Kramida, Atoms 7, 64 (2019); https://doi.org/10.3390/atoms7030064.
- P. Gomb'as, Die Statistische Theorie des Atoms und ihre Anwendungen, Springer-Verlag, Vienna, Austria (1949).
- W. Brandt and S. Lundqvist, Phys. Rev. 139, A612 (1965); https://doi.org/10.1103/PhysRev.139.A612.
- A. V. Demura, D. S. Leont'iev, V. S. Lisitsa, and V. A. Shurygin, JETP 125, 663 (2017); https://doi.org/10.1134/S1063776117090138.
- 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.
- A. V. Demura, M. B. Kadomtsev, V. S. Lisitsa, and V. A. Shurygin, JETP Lett. 98, 786 (2014); https://doi.org/10.1134/S0021364013250097.
- 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.
- A. V. Demura, D. S. Leontyev, and V. S. Lisitsa, Probl. At. Sci. Technol. Ser. Thermonucl. Fusion 45(1), 42 (2022).
- E. Fermi and Z. Physik 29, 315 (1924); https://doi.org/10.1007/BF03184853.
- L. D. Landau and E. M. Lifshitz, The Classical Theory of Fields, 4th ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK (1975), v. 2.
- V. V. Ivanov, A. B. Kukushkin, and V. I. Kogan, Soviet J. Plasma Phys. 15, 892 (1989).
- S. V. Putvinskii, Alpha particles in tokamaks, Reviews of Plasma Physics, Springer, N.Y., USA (1993).
- A. A. Mavrin, and A. V. Demura, Atoms 9, 87 (2021); https://doi.org/10.3390/atoms9040087.
- H.-S. Bosch and G. M. Hale, Nucl. Fusion 32, 611 (1992); https://doi.org/10.1088/0029-5515/32/4/I07.
- 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.
- A. A. Mavrin, Plasma Phys. Control. Fusion 62, 105023 (2020); https://doi.org/10.1088/1361-6587/abab5d.
- A. A. Mavrin, Radiat. E. Def. Solids 173, 388 (2018); https://doi.org/10.1080/10420150.2018.1462361.
- 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.
- 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.
- A. Huber, S. Brezinsek, V. Huber et al. (Collaboration), Nucl. Mater. Energy 25, 100859 (2020); https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100859.
- S. H. Kim, T. A. Casper, and J. A. Snipes, Nucl. Fusion 58, 056013 (2018); https://doi.org/10.1088/1741-4326/aab034.
- 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.
- R. Wenninger, R. Kembleton, C. Bachmann et al. (Collaboration), Nucl. Fusion 57, 016011 (2017); https://doi.org/10.1088/0029-5515/57/1/016011.
- J. Wesson, Tokamaks, 3rd ed., Clarendon Press, Oxford, UK (2004).