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Impurity radiation from a beam-plasma neutron source

A.W. Molvik1995年被引用 4Nuclear FusionIF 3出版社

Impurity radiation, in a worst case evaluation for a beam-plasma neutron source (BPNS), does not limit performance. Impurities originate from four sources: (a) sputtering from walls by charge exchange or alpha particle bombardment, (b) sputtering from limiters, (c) plasma desorption of gas from walls and (d) injection with neutral beams. Sources (c) and (d) are negligible; adsorbed gas on the walls of the confinement chamber and the neutral beam sources is removed by the steady state discharge. Source (b) is negligible for impinging ion energies below the sputtering threshold (Ti ⩽ 0.025 keV on tungsten) and for power densities to the limiter within the capabilities of water cooling (30-40 MW/m2); both conditions can be satisfied in the BPNS. Source (a) radiates 0.025 MW/m2 to the neutron irradiation samples, compared with 5 to 10 MW/m2 of neutrons; and radiates a total of 0.08 MW from the plasma column, compared with 60 MW of injected power. The particle bombardment that yields source (a) deposits an average of 2.7 MW/m2 on the samples, within the capabilities of helium gas cooling (10 MW/m2). An additional worst case for source (d) is evaluated for present day 2 to 5 s pulsed neutral beams with 0.1% impurity density and is benchmarked against 2XIIB. The total radiation would increase a factor of 1.5 to ⩽ 0.12 MW, supporting the conclusion that impurities will not have a significant impact on a BPN

日本語訳

不純物放射は、ビーム・プラズマ中性子源(BPNS)の最悪ケース評価において、性能を制限しない。不純物は4つの源から生じる:(a)電荷交換またはアルファ粒子衝撃による壁からのスパッタリング、(b)リミッターからのスパッタリング、(c)壁からのプラズマ脱離によるガス放出、および(d)中性粒子ビームによる注入である。源(c)および(d)は無視できる程度であり、閉じ込め容器の壁および中性粒子ビーム源に吸着したガスは、定常放電によって除去される。源(b)は、リミッターへの入射イオンエネルギーがスパッタリング閾値未満(タングステン上でTi ⩽ 0.025 keV)であり、リミッターへの電力密度が水冷の能力範囲内(30〜40 MW/m²)である場合に無視できる程度であり、両条件はBPNSにおいて満たすことができる。源(a)は、中性子照射試料に対して0.025 MW/m²を放射し、これは5〜10 MW/m²の中性子と比較される。また、プラズマ柱からは合計0.08 MWを放射し、これは60 MWの入射電力と比較される。源(a)をもたらす粒子衝撃は、試料上に平均2.7 MW/m²を堆積させ、これはヘリウムガス冷却の能力範囲内(10 MW/m²)である。源(d)に関する追加の最悪ケースとして、現在の2〜5秒のパルス中性子ビームで不純物密度0.1%の場合が評価され、2XIIBと比較検証された。総放射は1.5倍に増加して⩽ 0.12 MWとなり、不純物がBPNSに有意な影響を与えないという結論を支持する。

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ImpurityNeutron source
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