Теориялық бүрку коэффициентін есептеу үшін плазманың материалдармен өзара әрекеттесуін молекулалық-динамикалық модельдеу.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2023No2/127-137Кілт сөздер:
плазма, ядролық синтез, молекулалық динамика, бүрку коэффициенті, Монте-Карло әдісіАңдатпа
Синтез реакциясы нәтижесінде дейтерий мен тритийдің екі жеңіл ядросы бірігіп, бір ауыр гелий ядросын құрайды. Алайда екі оң ядро бір-бірін тебеді. Екі ядро бірігу үшін олардың жылдамдығы өте жоғары болуы тиіс. Жоғары жылдамдық жоғары температураны білдіреді. Реакция үшін ядролардың температураны 100 миллион °С ұстап тұруы маңызды. Бұл температурада D және T атомдары плазма түзеді. Реакция жүруі үшін плазманың температурасын сақтау керек немесе плазманы салқындатпау керек. Токамак реакторлары плазманы магнит өрісінде ұстауға арналған. Осылайша, плазманы салқындату реактордың қабырғаларына соқтығысу арқылы алдын алады. Плазманың тығыздығы мен температурасы реакцияны бастау және үздіксіздікті қамтамасыз ету үшін белгілі бір деңгейде болуы керек. Реакция процесінде магнит өрісінің ортасынан шыққан оң және теріс иондар Токамак реакторының қабырғаларымен әрекеттесіп, деформацияны тудырады. Бұл уақыт өтуімен плазмалық қабырғаның бұзылуына және нейтрондардың қоршаған ортаға шығарылуына әкеледі. Плазманың қабырғамен өзара әрекеттесуі Токамак ректорларында термоядролық синтездің үзілуіне әкелетін маңызды мәселелердің бірі болып табылады. Плазмалық қабырғадағы иондық коррозияға ең төзімді материалдар графит, бериллий, алюминий және вольфрам болып табылады. Бұл жұмыста плазманың материалмен өзара әрекеттесуі теориялық тұрғыдан зерттеледі, термоядролық реакторда қолданылатын қабырға материалдарының әртүрлі үлгілерінің (графит, алюминий және вольфрам) плазмалық әрекеттесуінен туындаған физикалық және химиялық эрозия молекулалық динамика мен Монте-Карло әдістерімен зерттелген.
References
REFERENCES
Malo, M., Morono, A., Hodgson, E.R. Plasma Etching to Enhance the Surface Insulating Stability of Alumina for Fusion Applications. Nuclear Materials and Energy, 2016, Vol.9, pp. 247 – 250. doi: 10.1016/j.nme.2016.05.008
Bachmann, C., Aiello, G., Albanese, R., et al. Initial DEMO Tokamak Design Configuration Studies. Fusion Engineering and Design, 2015, Vol. 98-99, pp. 1423 – 1426. doi: 10.1016/j.fusengdes.2015.05.027
Brooks J.N., Hassanein A., Koniges A., et al. Scientific and Computational Challenges in Coupled Plasma Edge/Plasma-Material Interactions for Fusion Tokamaks. Contrib. Plasma Phys., 2014, Vol.54, pp. 329 – 340. doi:10.1002/ctpp.201410014
Giroud C., Maddison G.P., Jachmich S., et al. Impact of Nitrogen Seeding on Confinement and Power Load Control of a High-Triangularity JET Elmy H-Mode Plasma with A Metal Wall. Nuclear Fusion, 2013, Vol.53(11), pp. 113025. doi: 10.1088/0029-5515/53/11/113025
International Atomic Energy Agency, (Anonymous). Lifetime Predictions for The First Wall and Blanket Structure of Fusion Reactors. Proceedings of a Technical Committee Meeting. Karlsruhe, 1985.
Ivanova-Stanik I., Zagórski R. Mitigation of the Divertor Heat Load in DEMO Reactor by Impurity Seeding. Journal of Nuclear Materials. 2013, Vol.463, pp. 596-600. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.11.105
Kripner L. Distribution of power fluxes to plasma-facing components of a Tokamak due to edge-localized modes. Master Thesis, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University, Prague, 2016
Eckstein W., Preuss R. New Fit Formulae for the Sputtering Yield", Journal of Nuclear Materials, 2003, 320, pp. 209 – 213.
Muyuan L., Jeong-Ha Y. Cracking Behavior of Tungsten Armor under ELM-Like Thermal Shockloads II: A Revised Prediction for Crack Appearance Map. Nuclear Materials and Energy, 2016, Vol.9, pp. 598-603. doi:10.1016/j.nme.2016.02.001
Nakano T., Asakura N., Kubo H. The JT-60 team. Contribution of Ne Ions to Radiation Enhancement in JT-60U Divertor Plasmas. Journal of Nuclear Materials, 2013, Vol.438, pp. S291-S296.
Nordlund K. Atomistic Simulations of Plasma-wall interactions in Fusion Reactors. Physica Scripta, 2006, Vol.124, pp. 53-57.
Pitts R.A., Carpentier S., Escourbiac F., et al. Physics Basis and Design of The ITER Plasma-Facing Components. Journal of Nuclear Materials, 2011, Vol.415, pp. S957-S964.
Pitts R.A., Carpentier S., Escourbiac F., et al. A full tungsten divertor for ITER: Physics issues and design status. Journal of Nuclear Materials, 2013, Vol.438, pp. S48-S56.
Philipps V. Tungsten as Material for Plasma-Facing Components in Fusion Devices. Journal of Nuclear Materials, 2011, Vol.415, pp. S2-S9.
Rapp J., Temmerman D.G., Van RooIJ, et al. Plasma Facing Materials Research for Fuision Reactors at Fom Rijnhuizen. Proceeding of the 15th Intern. Conf. on Plasma Physics and Applications. Romania Journal of Physics, 2011, Vol.56, pp. 30 – 35.
Rasinski M., Kreter A., Torikai Y., Linsmeier Ch. The Microstructure of Tungsten Exposed to D Plasma with Different Impurities. Nuclear Materials and Energy, 2017, Vol.12, pp. 302-306.
Reiser J., Rieth M. Optimization and Limitations of Known DEMO Divertor Concepts. Fusion Engineering and Design, 2012, Vol.87, pp. 718 – 721.
Roth J., Tsitrone E., Loarte Th., et al. Recent Analysis of Key Plasma Wall Interactions Issues for ITER”, Journal of Nuclear Material, 2009, 390-391, pp. 1 – 9.
Stork D., Agostini P., Boutard J.L., et al. Developing Structural, High-Heat Flux and Plasma Facing Materials for A Near-Term DEMO Fusion Power Plant: The EU Assessment. Journal of Nuclear Materials, 2014, Vol.455, pp. 277 – 291.
Stork D., et al. Assessment of the EU R&D programme on DEMO structural and high-heat flux materials, final report of the materials assessment group. Technical Report. EFDA, 2012, Vol.12, pp. 52.
You J.H., Visca E., Bachmann Ch., et al. European DEMO divertor target: Operational requirements and material-design interface. Nuclear Materials and Energy, 2016, Vol.9, pp. 171-176.
Guping D., Tingwen X., Yun L. Proceeding of the 6th SPIE Intern. Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies: Advanced Optical Manufacturing Technologies, 2012, Vol. 841604
Voter A.F. Introduction to Kinetic Monte Carlo Method. Theoretical Division. Los Alamos National Laboratory, Los Alamos. 2007, pp. 1 – 2.
Motevalli N. Dashtban M. Maleki. Determination of optimum conditions in ITER tokamak by using zero-dimensional model. Indian Journal of Physics, 2020, Vol.94, pp. 1-7.
