EAST边界磁拓扑改变条件下钨杂质聚芯抑制的机理研究

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基本信息

  • 批准号:
    11805231
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2901.等离子体基本过程与特性
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Tungsten has been selected as the material for divertor-plate in next generation fusion devices, ITER, since its high melting point and low sputtering rate. However, impurity accumulation always occurs if tungsten is transported from divertor target to plasma core, resulting in degradation of confinement performance or plasma disruption. Suppression of impurity tungsten accumulation in the core region is one of the most challenges for ITER to achieve steady-state high-performance operation. Resonant magnetic perturbation (RMP) can effectively induce edge magnetic topology distortion in tokamaks, which would enhance the impurity screening effect in the edge region, is a possible alternative method to suppressing impurity tungsten accumulation. This project, based on EAST’s current capabilities and characteristics, aims at the international front of impurity transport study and focuses on the urgent necessity for the steady-state operation of EAST and ITER. By utilizing the extreme ultraviolet spectroscopy diagnostics and impurity transport simulation, to study suppression of impurity tungsten accumulation and its physical mechanism with edge magnetic topology change. The relation between impurity transport coefficient and RMP and plasma parameters would be studied for the purpose to achieve the suppression of impurity tungsten accumulation in the EAST and ITER. These researches are of significant importance for the effective reduction of impurity tungsten density in the core region while maintaining the steady-state operations for high-performance plasmas.
下一代聚变装置ITER采用了能承受高热负荷、低溅射率的金属钨作为偏滤器靶板材料。然而钨作为高Z金属,一旦通过输运进入芯部区域极易发生钨杂质聚芯,严重影响等离子体约束性能甚至引发破裂。如何抑制钨杂质聚芯是ITER实现高性能稳态运行所面临的一个重要挑战。共振磁扰动(RMP)可以有效改变托卡马克边界磁拓扑,增强边界区域的杂质屏蔽效应,是一条抑制钨杂质聚芯的可能的新途径。本项目瞄准钨杂质输运研究领域的国际前沿,立足EAST全超导托卡马克现有能力与特色,紧紧围绕EAST与ITER实现稳态运行的迫切需要,结合极紫外光谱诊断与杂质输运模拟计算,通过分析杂质输运系数与RMP参数及等离子参数的依赖关系,研究边界磁拓扑改变条件下钨杂质聚芯抑制的物理机制,进而对ITER上钨杂质聚芯的抑制提供必要参考。该研究对于有效降低托卡马克芯部钨杂质含量,维持高性能稳态运行具有重要意义。

结项摘要

未来聚变堆多采用钨作为偏滤器靶板材料。然而钨作为高Z金属,一旦通过输运进入芯部区域极易发生钨杂质聚芯,严重影响等离子体约束性能甚至引发破裂。如何抑制钨杂质聚芯是ITER实现高性能稳态运行所面临的一个重要挑战。共振磁扰动(RMP)可以有效改变托卡马克边界磁拓扑,增强边界区域的杂质屏蔽效应,是一条抑制钨杂质聚芯的可能的新途径。本项目依托EAST 全超导托卡马克实验平台,通过发展杂质光谱系统,开展了杂质输运物理实验研究和杂质输运模拟计算研究,探索了RMP控制芯部杂质的物理机制研究。经过为期三年的研究,目前已经完成了EAST装置上的杂质光谱诊断系统性能升级,并按照计划在EAST上开展了RMP控制杂质的物理实验通过优化实验方案,提升了RMP对钨杂的抑制效果。通过开展模拟计算研究,得到钨杂质输运系数与RMP位型以及主要等离子体参数依赖关系,并分析了RMP实现钨杂质控制的物理机制。发现在RMP作用条件下,边界杂质离子的扩散系数要显著高于主离子的扩散系数,为RMP实现重杂质控制提供了机理解释。此外,计算结果也也验证了RMP实现重杂质控制与主离子约束之间的兼容性,为未来聚变堆上采用RMP进行重杂质控制提供了理论依据。本研究可以为未来ITER和聚变堆实现稳态高性能运行提供有价值的参考。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
快速真空紫外光谱诊断在EAST实验的初步应用
  • DOI:
    10.16568/j.0254-6086.202102003
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    核聚变与等离子体物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何梁;张洪明;曹锦佳;沈永才;李颖颖;符佳;张凌;戴舒宇;王福地;胡睿佶;刘兵;张晓龙;许棕;宾斌;杨进;王勋禺;吕波;龚学余
  • 通讯作者:
    龚学余
EMC3-EIRENE modelling of tungsten behavior under resonant magnetic perturbations on EAST: Effects of tungsten sputtering and impurity screening
EAST 共振磁扰动下钨行为的 EMC3-EIRENE 模型:钨溅射和杂质筛选的影响
  • DOI:
    10.1088/1361-6587/abbf86
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plasma Physics and Controlled Fusion PAPER
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuyu Dai;Hongming Zhang;Bo Lyu
  • 通讯作者:
    Bo Lyu
Development and preliminary test of a space-resolved vacuum-ultraviolet spectroscopy in EAST
EAST空间分辨真空紫外光谱仪的研制和初步测试
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Review of Scientific Instruments
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Liang He;Hongming Zhang;Bo Lyu;Yongcai Shen;Chaoyang Li;Wenchao Yang
  • 通讯作者:
    Wenchao Yang
Experimental and simulation study of impurity transport response to RMPs in RF-heated H-mode plasmas at EAST
EAST 射频加热 H 模式等离子体中 RMP 杂质输运响应的实验和模拟研究
  • DOI:
    10.1017/s0022377821000222
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    journal of Plasma Physics
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    German Vogel;Hongming Zhang;Yongcai Shen
  • 通讯作者:
    Yongcai Shen
Suppression of molybdenum impurity accumulation in the core using on-axis electron cyclotron resonance heating in EAST
EAST 中利用同轴电子回旋共振加热抑制堆芯中钼杂质积累
  • DOI:
    10.1063/1.5052347
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Shen Yongcai;Lyu Bo;Zhang Hongming;Li Yingying;Fu Jia;Vogel German;Wang Xiaojie;Xu H;ong;Wu Dajun;Zang Qing;Liu Haiqing;Liu Fukun;Wan Baonian;Ye Minyou
  • 通讯作者:
    Ye Minyou

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  • 作者:
    唐均;张洪明;王文全
  • 通讯作者:
    王文全

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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]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          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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