热电子发射对钨偏滤器靶板附近磁化鞘层影响的模拟研究

高约束模式是先进托卡马克装置的首选运行方式,但边界局域模的爆发会使沉积到偏滤器靶板的热负荷急剧增大,导致靶板温度迅速上升,表面热电子发射增强.本文采用一维流体模型模拟了热电子发射对磁化鞘层特性的影响.结果表明,在热电子发射的作用下,靶板的悬浮电势幅值减小,电场强度减弱.大量的热发射电子离开靶板,使得在靶板附近出现净电荷密度为负的区域,将磁化鞘层划分为离子鞘和电子鞘两部分.在电子鞘中,随着靶板表面温度的升高,靶板前累积的电子增多,电势分布呈现非单调性,出现虚拟阴极结构.靶板附近形成的反向电场会限制热发射电子离开靶板,离子运动减速,导致沉积到靶板的离子能量降低.随着磁场与靶板法线夹角的增大,磁化鞘层总电势降变大,虚拟阴极电势降低,磁化鞘层中电子鞘的占比增加,形成虚拟阴极所需的靶板温度升高.