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中性束注入辅助加热是托卡马克上对等离子体的外部加热和维持的主要手段之一,是四种辅助加热手段中加热效率最高、物理机制最清楚的一种。为了有效评估中性束注入加热效果,迫切需要知道等离子体中吸收的功率,那么就需要知道穿透损失的大小。为此,开展了EAST装置中性束防护瓦能量沉积实验研究。 论文在认真调研了世界上主要托卡马克对等离子体注入加热在防护瓦上产生的能量沉积计算方法的基础上,利用ONE/TWO和NUBEAM对中性束注入进行了模拟,得到了在束能一定的情况下,穿透束损失率与等离子体密度成指数衰减;等离子体密度一定的情况下,穿透损失率随着束能增加成线性增加。为了验证结论的正确性,搭建了实验数据采集系统;通过实验数据采集系统可以得到石墨防护瓦上热电偶的温升值,对热电偶在单位能量下作用下的温升进行标定,并以此为标尺实现对束穿透损失功率进行实验研究,进而可以得到穿透束损失率。对温升值与石墨瓦上功率密度的关系进行推导得到有限点的功率密度值,然后对这些点进行插值处理,利用各个面积微元“dxdy”和功率密度乘积的求和,从而得到沉积到石墨瓦上的能量沉积。经过实验研究证实了上述模拟结论的正确性。 对穿透束损失率和能量沉积进行实验研究可以为中性束与等离子体的相互作用及中性束注入加热效果提供依据。同时也可以为NBI注入物理实验操作提供指导。