Что в архиве: Оформление квалификационной работы:

Расчетно-пояснительная записка на _60_ листах формата А4.

Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи, плакаты, слайды и т.п.)
Плакаты (4 листа формата А1), сборочный чертеж нейтрализатора, спецификация сборочного чертежа нейтрализатора_

РЕФЕРАТ

Расчетно-пояснительная записка 60 с., 19 рисунков, 2 таблицы, 18 источников, 2 приложения.
Объектом исследования является пучок ускоренных ионов, пролетающих через канал камеры нейтрализации инжектора нейтральных атомов.
Цель работы – разработка узла нейтрализации ускоренного пучка ионов водорода перед его инжекцией в плазму токамака.
Поставленная цель достигается путем определения оптимального состава и концентрации газовой мишени, а также расчета вероятности нейтрализации ускоренного иона при пролете через облако нейтральных атомов водорода. Для этого проводится математическое моделирование атомных процессов, протекающих в камере перезарядки. При этом используются данные об эффективных сечениях взаимодействия. Критерием является максимальное число вылетевших из газовой мишени быстрых атомов. На это число влияют два процесса: перезарядка и упругое столкновение.

СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ. 5
ВВЕДЕНИЕ. 7
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 8
1.1 Физические принципы термоядерного синтеза. 8
1.2 Методы удержания высокотемпературной плазмы. 10
1.3 Токамак. 14
1.4 Методы диагностики параметров плазмы.. 20
1.5 Активная спектроскопическая перезарядочная диагностика. 21
ГЛАВА 2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. 26
2.1 Описание модели. 27
2.2 Результаты моделирования атомных процессов в камере нейтрализации. 34
2.3 Расчет проникновения пучка в плазменный шнур. 38
2.4 Расчет интенсивности излучения CX-линии иона углерода С⁵⁺ 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А Программный код математического пакета MATLAB для разработанной модели. 50
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Графическая часть дипломного проекта. 53

ВВЕДЕНИЕ

Прогресс развития человечества во многом зависит от развития энергетики. Возрастающие масштабы энергопроизводства делают реальной перспективу истощения доступных энергоресурсов. Энергетические потребности человечества в настоящее время удовлетворяются в основном за счёт сжигания органического топлива – угля, нефти и природного газа. Это приводит к загрязнению окружающей среды сажей и рядом окислов, среди которых наиболее существенна роль углекислого газа. Он смещает углеродный баланс атмосферы и по оценкам учёных может привести к изменению климата [1]. Топливо для атомных и термоядерных станций гораздо более энергоёмко и такие экологические проблемы, как образование золы или окислов газов для них отсутствует.
Среди потенциальных преимуществ термоядерной энергетики по сравнению с атомной можно выделить следующие [1]:
- практическая неисчерпаемость ресурсов;
- возможность воспроизводства топлива внутри установки;
- значительно меньшая активация конструкций, особенно выполненных из малоактивируемых материалов (V, Cr, Si, Аl и др.);
- более безопасный процесс получения энергии (количество топлива в плазме всего около 1 грамма).
Данная работа посвящена моделированию процессов перезарядки в диагностическом инжекторе с целью определения оптимальных параметров камеры перезарядки и проектирования узла нейтрализации.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Физические принципы термоядерного синтеза

Термоядерная энергетика основана на выделении энергии при реакциях синтеза – реакциях, в которых из лёгких ядер образуются более тяжёлые. Источником этих реакций является энергия связи протонов и нейтронов внутри ядра.
На больших расстояниях между частицами за счет кулоновских сил происходит их отталкивание друг от друга, но на определенном расстоянии частицы начинают притягиваться ядерными силами. В результате, если энергии взаимодействия частиц хватит для преодоления потенциального барьера и сближения ядер до расстояний, когда ядерные силы становятся существенными, произойдет реакция синтеза. Кулоновский барьер минимален для самых легких ядер. Основными являются следующие реакции синтеза тяжелых изотопов водорода дейтерия D и трития T: