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国际热核聚变实验堆计划(International Thermonuclear Experimental Reactor,即ITER计划)的目标是在磁约束装置托卡马克的腔室内产生高温(带电粒子的温度达到几十keV)等离子体,实现可控核聚变。高温的等离子体难以靠其内部的欧姆加热产生,因此需要辅助的加热手段,其中之一便是中性束注入(Neutral Beam Injection,NBI)加热。中性束注入是指将高能中性束注入到托卡马克当中,实现辅助加热。中性束加热系统的核心是离子源,经过综合考量,ITER计划采用的为射频负氢离子源。由于需要强场栅极加速离子,为避免与背景气体过多的碰撞能量损失,等离子体源系统需要在较低的放电气压下工作。本文以COMSOL软件为依托,针对课题组的双腔室射频感性耦合等离子体子源装置,建立了等离子体流体与玻尔兹曼方程耦合的混合模型,对放电过程进行数值模拟。对于低气压射频感性耦合等离子体放电,一般是由欧姆加热(碰撞加热)和波加热(无碰撞加热)两种机制维持的。但COMSOL软件的等离子体模块是纯欧姆加热机制,仅适用于模拟较高气压的放电。为了对低气压放电进行模拟,本文对COMSOL软件的电磁场模块和等离子体模块进行了改进。本文首先从麦克斯韦方程组以及弗拉索夫方程出发,给出了解析形式的感应电场与射频沉积功率密度表达式,并耦合到COMSOL软件的等离子体流体模型中。利用这种改进的COMSOL软件,本文得到如下模拟结果:(1)在其它放电条件不变的情况下,随着气压的升高,等离子体密度升高,电子温度降低;随着功率的增加,体区的电子密度增加,电子温度降低。电源的频率对等离子体的密度影响较小。(2)介质窗附近的电子温度随着功率的增加而升高,这是因为电磁场的能量主要是通过介质窗附近的趋肤层传递给电子的。射频电源频率的增加会提升介质窗附近(趋肤层中)的电子温度。(3)在较低的气压下(<5Pa),传统的基于欧姆加热的纯流体模型将逐渐失效,此时无碰撞加热(随机加热)效应在逐渐起作用。(4)在一定的放电条件下,射频电场的空间分布呈现出反常趋肤效应以及负功率吸收现象。此外,为了验证模拟结果的可靠性,本文的部分模拟结果与实验诊断结果进行了比较。结果表明,在较高的放电气压下(大于2 Pa),两者基本吻合。