基于光譜的EAST鎢偏濾器邊界雜質(zhì)行為研究及MAPES建設(shè)的任務(wù)書

基于光譜的EAST鎢偏濾器邊界雜質(zhì)行為研究及MAPES建設(shè)的任務(wù)書任務(wù)書題目：基于光譜的EAST鎢偏濾器邊界雜質(zhì)行為研究及MAPES建設(shè)任務(wù)背景：EAST（ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak，國(guó)家973重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）是我國(guó)最先進(jìn)的核聚變實(shí)驗(yàn)裝置之一，旨在探索核聚變反應(yīng)的物理、工程和技術(shù)問題。實(shí)驗(yàn)中的鎢偏濾器是在EAST中發(fā)現(xiàn)的邊界雜質(zhì)控制裝置，對(duì)于維持ELM（EdgeLocalizedModes）穩(wěn)定狀態(tài)非常重要。該鎢偏濾器通過過濾不良雜質(zhì)（如鎂等）來(lái)保護(hù)內(nèi)表面，但在高功率放電時(shí)出現(xiàn)較高的激發(fā)價(jià)殼原子產(chǎn)生可能破壞鎢偏濾器并污染地球，使得其邊界雜質(zhì)控制效果下降。因此，為了更好地探索鎢偏濾器的邊界雜質(zhì)控制機(jī)制，需要進(jìn)行基于光譜的研究，并建設(shè)MAPES（MaterialAnalysisandParticleEmissionSpectroscopy）診斷系統(tǒng)。任務(wù)目標(biāo)：1.研究分析鎢偏濾器的原位邊界雜質(zhì)行為。2.構(gòu)建MAPES診斷系統(tǒng)方便對(duì)偏濾器及其造成影響的雜質(zhì)進(jìn)行分離、探測(cè)和辨識(shí)等工作。3.分析并確定鎢偏濾器的制作基質(zhì)，制備出具有實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)良標(biāo)樣，并探究雜質(zhì)分布與穩(wěn)定性表現(xiàn)。4.掌握研究方法和操作技術(shù)，精確定位鎢偏濾器表面雜質(zhì)的來(lái)源和鋪展方式。5.結(jié)合電子注入及離子注入兩種發(fā)射方法，對(duì)鎢偏濾器表面進(jìn)行光譜分析，提高M(jìn)APES系統(tǒng)的時(shí)間和空間分辨率。任務(wù)步驟：1.確定研究方法和操作流程，建立針對(duì)鎢偏濾器邊界雜質(zhì)行為的研究方案。2.選取典型離子種類，利用垂直離子注入注入鎢偏濾器表面，以探究其所產(chǎn)生的邊界雜質(zhì)分布及其影響。3.考慮到離子注入的穿透力問題，將電子注入技術(shù)引入到研究方案中，通過使用高功率激光照射鎢偏濾器表面，提高非平衡態(tài)電子密度，進(jìn)而產(chǎn)生不穩(wěn)定態(tài)雜質(zhì)物質(zhì)。4.結(jié)合以上兩種發(fā)射方法進(jìn)行光譜分析，嘗試提高M(jìn)APES系統(tǒng)的時(shí)間和空間分辨率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雜質(zhì)分布及其影響的更清晰的描述。5.制作樣品歸納整理數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)用于建立模型和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。創(chuàng)新點(diǎn)和意義：本研究具有以下創(chuàng)新點(diǎn)和意義：1.通過建立MAPES診斷系統(tǒng)和對(duì)鎢偏濾器的詳細(xì)分析，可以揭示鎢偏濾器邊界雜質(zhì)行為的本質(zhì)，為進(jìn)一步探索邊界雜質(zhì)控制作出基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。2.資源優(yōu)化利用。鎢偏濾器邊界雜質(zhì)控制問題的研究，將有助于發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用研究設(shè)備、工具等的創(chuàng)新、提高資源利用效率、提高認(rèn)知能力等方面的研究成果。3.應(yīng)用前景廣。本研究成果有望在研究其他核聚變裝置的邊界雜質(zhì)控制機(jī)制、半導(dǎo)體材料表面污染的研究及污染預(yù)防、各類金屬加工行業(yè)中的污染控制等方面得到應(yīng)用，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：1.Guo,H.Y.,Liu,S.C.,Qin,S.Y.,etal.(2019).Theroleofhigh-Ztraceimpuritiesinlinearplasmagrowth.PhysicsofPlasmas,26(9).2.Iwanaga,S.,etal.(2012).RecentresultsoftungstenexposurestudyinLHD.FusionEngineeringandDesign,87(5-6),830–834.3.Oberkofler,M.,etal.(2015).Therelevanceofimpurityradiationfordivertordetachment.JournalofPlasmaPhysics,81(4),345810402.4.Scott,D.J.,etal.(2018).MitigationoftungstensputteringbysurfacepatterningwithD+andHe+.NuclearMaterialsandEnergy,15,43-47.5.Zuo,G.Z.,etal.(2019).Particlesimulationstudyoftheeffectoftheboundariesof