射频负离子源中氢负离子产生机制的数值模拟研究

项目名称： 射频负离子源中氢负离子产生机制的数值模拟研究

项目编号： No.11305028

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 毕振华

作者单位： 大连民族学院

项目金额： 29万元

中文摘要： 在面向ITER计划的研究工作中，大功率射频(RF)负离子源作为应用于下一代聚变装置的主要中性束离子源得到越来越多的关注。然而目前尚缺乏一个有效的数学模型对射频离子源的放电过程、扩散过程及表面过程进行完整的仿真模拟。本项目将建立一套自洽的流体力学-蒙特卡洛（MC）混合模型，结合实际腔室结构及H2放电物理化学性质对射频感性耦合等离子体(ICP)负离子源放电进行数值模拟研究。通过对射频源参数及腔室结构条件等参数的调节，重点考察其对于氢负离子产额、空间均匀性等方面的影响。同时基于现有的中性束等离子体源装置开展前期实验诊断工作，通过Langmuir探针、ICCD、光谱等检测手段将得到的电子密度、温度等与数值模型进行对比验证。研究结果可以为离子源设计优化等提供一定的参考及解决方案。

中文关键词： 感应耦合等离子体；离子源；流体模型；实验诊断；

英文摘要： A high energy radio frequency (RF) negative ion source has attracted increasing attention for use in the next generation fusion devices such as the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). However, there is still a lack of an effective numerical model covering the discharge process, diffusion process, as well as the surface reactions. In this work, a self consistent fluid-Monte Carlo (fluid-MC) hybrid model is developed for the simulation of the Inductively coupled plasma (ICP) negative ion source, which includes the reactor geometry and chemical properties. The emphasis of this project is to investigate the influence of the discharge parameters and reactor geometry on the H negative production and plasma spatial uniformity. In addition, the experimental study is also presented via a newly designed neutral beam ion source. Measurements of the electron density, electron temperature, etc. by Langmuir probe, ICCD and OES are used for the model vertification. The results of this work will be helpful for the designation and optimization of the neutral beam ion sources.

英文关键词： ICP；ion source；fluid model；experimental diagnosis；