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Transient charge-exchange effects in a neutral-gas layer

T.A. Oliphant, G.E. Gryczkowski, T. Kammash1976年被引用 5Nuclear FusionIF 3出版社

The transient build-up of the neutral-gas blanket in a theta-pinch reactor has been investigated. A hydrodynamic fluid code was developed to account for charge-exchange, ionization and energy transport in the plasma-neutral-gas interaction region. An initially collisionless neutral gas is separated from the vacuum region by the first wall, and at time t = 0 the wall becomes transparent to these neutrals so that half of them move freely into the boundary layer where they react with a plasma whose parameters are those given in the RTPR (Reference Theta-Pinch Reactor) design after quench. Initial neutrals react with the low-density edge of the plasma, and succeeding neutrals therefore react with the edge of a cooler plasma, removing less energy from the plasma by charge exchange. Also less energetic charge-ex change neutrals hit the wall, causing less damage as time progresses. A steady-state profile is quickly established. Essentially all the energy reaching the wall arrives in the initial pulse (about 11 μs long), and this amount of energy is insufficient to cause wall damage.

日本語訳

θピンチ炉における中性ガスブランケットの過渡的成長について調査した。プラズマ-中性ガス相互作用領域における電荷交換、電離、およびエネルギー輸送を考慮するために、流体力学流体コードを開発した。初期状態では衝突のない中性ガスが第一壁によって真空領域から分離されており、時刻t = 0で壁がこれらの中性粒子に対して透過性となり、その半分が境界層内へ自由に移動して、クエンチ後のRTPR(基準θピンチ炉)設計で与えられたパラメータを持つプラズマと反応する。初期中性粒子はプラズマの低密度端部と反応し、その後の中性粒子はより低温のプラズマの端部と反応するため、電荷交換によってプラズマから除去されるエネルギーは少なくなる。また、時間の経過とともに、より低エネルギーの電荷交換中性粒子が壁に衝突するため、壁への損傷も小さくなる。定常状態プロファイルは急速に確立される。壁に到達するエネルギーの実質的にすべては初期パルス(約11μsの持続時間)で到達し、このエネルギー量は壁損傷を引き起こすには不十分である。

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