طراحی منبع باریکه یونی جهت استفاده در سامانه گرمایش تزریق باریکه خنثی یک توکامک نمونه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر

2 هیات علمی

3 دانشجو

چکیده

چکیده : در این مقاله، با استفاده از نرم افزار کامسول به طراحی و شبیه سازی یک منبع تولید یون براساس مولد پلاسمای چگال هلیکونی و سیستم استخراج کننده متناسب با آن جهت استفاده در طراحی سامانه گرمایش تزریق باریکه خنثی برای یک توکامک نمونه مانند توکامک دماوند پرداخته شده است. براساس محاسبات جهت افزایش دمای الکترونی پلاسمای این توکامک به 300 الکترون ولت و دمای یونی به 150 الکترون ولت، این توکامک نیازمند یک سامانه تزریق باریکه خنثی با انرژی 5/4 کیلوالکترون ولت، جریان7/6 آمپر و توان 15/30 کیلووات می باشد. در این راستا در مدلسازی حاضر یک سیستم مولد پلاسمای هلیکونی با چگالی 1018×51/5 یک بر مترمکعب، دمای الکترونی پلاسما 8/2 الکترون ولت و سیستم استخراج کننده ای با 280 حفره(قطر 5/3 میلی متر) و جریان باریکه یونی 7 آمپر، جهت استفاده در طراحی این سامانه گرمایشی، طراحی و شبیه سازی و ارائه شده است. همچنین در این طراحی تمامی مسائل نوری باریکه یونی از قبیل واگرایی، بار فضایی، و قطر باریکه که می تواند بر کیفیت باریکه تاثیر بگذارد، مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of Ion Beam Source for a sample Tokamak Neutral Beam Injection Heating System

نویسندگان [English]

  • samaneh fazelpour 1
  • امیر چخماچی 2
  • hosein sadeghi 3
1 پژوهشگر
2 هیات علمی
3 student
چکیده [English]

Abstract:

In this paper, the design and simulation of ion source based on a helicon plasma generator and its corresponding extraction system for design of the neutral beam injection heating system of a sample tokamak like Damavand tokamak using COMSOL software has been investigated. Based on our previous calculations, to increase the electron temperature of this tokamak to 300 eV and the ion temperature to 150 eV, it requires a neutral beam injection system with energy 4.5 KeV, 6.7 A current and 30.15 KW power. In this regard, in the present model, a dense helicon plasma source with electron density of 5.51×1018 m-3, electron temperature of 2.8 eV and an extraction system with 280 holes (3.5 mm in diameter) and 7 A ion beam for this heating system were designed, simulated and presented. Also, in this design all the optical issues of the ion beam such as divergence, space charge, and beam size which can affect the beam quality are investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • NBI system
  • ion source
  • beam extraction
  • Tokamak
  • space charge