EAST钨偏滤器条件下H模脱靶及其长脉冲维持的物理机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11905255
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    刘建斌
  • 依托单位：
    中国科学院合肥物质科学研究院
  • 学科分类：
    A2904.磁约束等离子体
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Divertor detachment can provide simultaneous control of heat flux and erosion at the divertor target, and is thus essential for future steady-state fusion reactors. EAST is presently the world’s only fusion research device that is capable of long pulse operation in an ITER-relevant metal environment. This proposal leverages EAST’s unique capability, focuses on the study of detachment physics and the impact of various current drive and heating schemes on divertor detachment and control in high performance (H-mode) plasmas with the tungsten divertor. In addition, this proposal will investigate, for the first time, the effects of and the interplay between divertor closure and cross-field drifts on divertor detachment. By addressing these critical physics issues, the proposed research aims to further optimize detachment performance in H-modes, and find appropriate detachment schemes compatible with high performance H-mode plasmas. This proposed research will not only provide an important physics basis for EAST steady-state operation, but also have significant implications for divertor power dissipation in future fusion devices, such as ITER and CFETR.
等离子体脱靶可以有效降低偏滤器靶板表面的热沉积和腐蚀，为聚变反应提供了一种极具前景的运行状态。EAST是目前唯一有能力开展和ITER相关的金属壁环境下稳态运行的聚变研究装置。本项目将紧紧围绕EAST稳态运行的迫切需要，针对钨偏滤器条件下H模脱靶的相关前沿物理问题，重点开展粒子漂移、偏滤器封闭性对H模脱靶的影响及其物理机制的研究，同时率先针对偏滤器封闭性和粒子漂移间相互协同作用开展研究。此外，研究射频波、中性束等不同加热模式对偏滤器脱靶的影响。进一步优化偏滤器性能，探寻适于长脉冲维持的H模脱靶运行模式。该研究计划不仅为EAST稳态运行打下一个重要的物理基础，也为ITER、CFETR以及未来磁约束聚变堆缓解靶板热流提供数据支持和参考依据。

结项摘要

等离子体脱靶可以有效降低偏滤器靶板表面的热沉积和材料腐蚀，是国际上普遍认可的未来聚变堆最有前景的偏滤器运行状态。依托EAST超导托卡马克，在钨偏滤器条件下，系统开展了偏滤器脱靶实验研究，实现了EAST高约束模式脱靶和约束性能的有效兼容。实验分析了影响偏滤器脱靶的主要因素，发现边界漂移容易引起偏滤器粒子和热输运的改变，进而影响内外偏滤器脱靶。利用新型下钨偏滤器，发现更为封闭的偏滤器有助于降低偏滤器脱靶密度阈值，提升主等离子体约束性能。进一步理解了偏滤器封闭性及其边界漂移对偏滤器脱靶影响的协同效应，优化偏滤器放电位形，一定程度提升了偏滤器杂质屏蔽和粒子排除，利用极少量杂质注入和快速响应的方法，在有效降低偏滤器靶板热流及温度的同时，获得了大于20s的稳定H模脱靶运行。实验和模拟研究表面，加热功率与脱靶阈值存在线性依赖关系，特别是射频波加热，提升了等离子体电子温度，进而影响偏滤器脱靶行为。此外，在EAST上也实现了氦等离子体脱靶，但其脱靶阈值明显高于氘等离子体。这些结果为未来EAST实现高性能长脉冲稳态运行，以及偏滤器升级优化提供参考依据。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Plasma edge density fluctuation measurements via lithium beam emission spectroscopy on EAST
通过 EAST 上的锂束发射光谱仪测量等离子体边缘密度波动
  • DOI：
    10.1088/2058-6272/ac4d1e
  • 发表时间：
    2022-01
  • 期刊：
    Plasma Science and Technology
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    吴东贵;胡广海;S. ZOLETNIK;徐国盛;丁斯晔;刘建斌;邵林明;王一丰;陈冉;颜宁;晁燕;汪平;D. DUNAI;G. ANDA;陈良;王亮
  • 通讯作者：
    王亮
Divertor plasma behaviors with neon seeding at different locations on EAST with ITER-like divertor
使用类 ITER 偏滤器在 EAST 不同位置进行氖籽播种的偏滤器等离子体行为
  • DOI：
    10.1088/1741-4326/ac74cf
  • 发表时间：
    2022-05
  • 期刊：
    Nuclear Fusion
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    L.Y. Meng;Li Wang;Hao Wang;Guo-Jun Deng;H. Si;Kedong Li;Guosheng Xu;Qunhui Yuan;Houyang Guo;David Eldon;A.M. Garofalo;A.W. Leonard;A W Hyatt;Dave A Humphreys;Xianzu Gong;Jianbin Liu;Jichan Xu;Ruirong Liang;Fubin Zhong;Xin Lin;Yanmin Duan;Qing Zang;Ling Zh
  • 通讯作者：
    Ling Zh
Sustained radiative divertor in high-performance grassy-ELM regime with metal wall towards long-pulse operation in EAST
高性能草地 ELM 体系中的持续辐射偏滤器，具有金属壁，可在 EAST 中实现长脉冲操作
  • DOI：
    10.1016/j.nme.2020.100867
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    NUCLEAR MATERIALS AND ENERGY
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Li K. D.;Xu G. S.;Yuan Q. P.;Wang L.;Yang Z. S.;Liu J. B.;Yang Q. Q.;Wu K.;Duan Y. M.;Xu J. C.;Meng L. Y.;Wang H. Q.;Guo H. Y.;Ding F.;Chen M. W.;Zhang L.;Yan N.;Tao Y. Q.;Li E. Z.;Zeng L.;Zhang B.;Gong X. Z.;Xiao B. J.;Luo G. N.;Wan B. N.
  • 通讯作者：
    Wan B. N.
Divertor detachment operation in helium plasmas with ITER-like tungsten divertor in EAST
EAST 中使用类似 ITER 的钨偏滤器在氦等离子体中进行偏滤器分离操作
  • DOI：
    10.1088/2058-6272/ac621d
  • 发表时间：
    2022-03
  • 期刊：
    Plasma Science and Technology
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Jianbin Liu;Lingyi Meng;Houyang Guo;Kedong Li;Jichan Xu;Huiqian Wang;Guosheng Xu;Fang Ding;Ling Zhang;Yanmin Duan;Bin Zhang;Lin Yu;Ping Wang;Ang Li;Donggui Wu;Rui Ding;Liang Wang
  • 通讯作者：
    Liang Wang
Error analysis and cazlibration of Langmuir probes embedded in ITER-like tungsten divertor on EAST
EAST 上类似 ITER 钨偏滤器中嵌入 Langmuir 探针的误差分析和校准
  • DOI：
    10.1016/j.nme.2021.100996
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Nuclear Materials and Energy
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Meng L. Y.;Xu J. C.;Liu J. B.;Wang L.;Qian X. Y.;Chen L.;Liu X.;Xu G. S.;Liang R. R.;Huang J.;Lan H.;Mao S. T.;Duan Y. M.;Li A.;Yu L.;Wang P.;Yang Q. Q.;Zhang B.;Wang Y. M.
  • 通讯作者：
    Wang Y. M.

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其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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