边界等离子体与器壁相互作用是可控核变研究的一个重要方向，此方面研究直接涉及到聚变能否持续稳定的长时间运行。在托卡马克运行过程中，不但内部会有一些不稳定性（MHD等），其外部对运行的影响也是非常大的，正所谓“不稳定性大多是由边界因此的”。在等离子体与器壁相互作用研究当中，主要关注几方面研究：1. 器壁的侵蚀，直接关系到装置的寿命； 2. 杂质的输运和再沉积，器壁被侵蚀会产生杂质，杂质粒子（包括灰尘）在等离子体当中的输运可能会引起等离子体熄火；3. 氚滞留问题，氚是一种放射性元素并且及其昂贵，氚在器壁中的滞留将会带来严重的安全问题，并且导致燃料的浪费。

这三方面的研究通常包括边界等离子体方面的研究和器壁材料的研究。边界等离子体方面研究主要是为了尽可能减小达到器壁的能流，同时保证聚变反应产生的杂质粒子顺利排出装置。通常使用偏滤器来排除能流和杂质，这样就产生了比较复杂的偏滤器等离子体物理，包括偏滤器脱靶，辐射偏滤器等等。另外，由于在H-mode情况下运行，通常会伴随ELMs（边界局域模）的产生，ELMs是极短的时间内产生大的能流，很有可能导致器壁收到损坏，因此阴极H-mode和ELMs也是边界等离子物理的重要内容。

对于材料方面，主要涉及到材料的选取，理想的情况是材料具有耐高温性，高的热传导性，良好的机械性能，低的溅射率，小的氢同位素滞留性，并且属于低Z材料，但是现实总是很难找到理想中的材料。现在比较热门的器壁材料包括碳、铍和钨，碳材料具有耐高温性，机械性能也比较好，但是其化学溅射太严重，氢同位素滞留量也多；铍材料属于低Z材料，氢同位素滞留量也比较小，但是熔点太低，侵蚀率也比较高；钨材料似乎是一种比较理想的器壁材料，其具有高的熔点，良好的热机械性能，小的氚滞留性。但是，钨材料也存在固有的致命缺点，钨属于高Z材料，少量的钨杂质（1e-5）进入芯部等离子就会引起熄火。另外，钨材料经过高能粒子辐射后内部会形成大量缺陷，导致氢同位素滞留量急剧增加；于此同时，钨材料中的起泡现象也是一个非常严峻的问题，因此针对材料方面的研究是非常关键的。最近EAST使用锂处理器壁，就起到了一个很好的效果。Li是一种低再循环材料，使用Li处理器壁以后边界层的杂质被Li吸收，从而提高等离子体运行参数，实现H-mode。


个人认为边界等离子与器壁相互作用的最终研究目标：很好的控制边界等离子体，使得入射到偏滤器靶板（第一壁）的能流非常小（不至于导致器壁融化和发生溅射侵蚀），同时使得ELMs和disruption得到控制。并且寻找到良好的器壁材料使其满足耐高温，低溅射率，低Z，低的氢同位素滞留性。

边界等离子与器壁相互作用研究涉及到等离子体物理，材料学，化学等领域，因此需要多方面合作共同研究。而且由于很多方面的实验和诊断非常难以实现，这就要求必须实验研究和数值模拟研究合作的方式来深入研究。







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