W26+和W6+离子光谱的碰撞辐射模型

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随着经济和社会的发展,人们对能源的需求日益紧迫。核聚变能被认为是最具潜力的安全、高效、清洁的新能源解决方案之一。实现稳定的核聚变反应主要有两种途径,一种是惯性约束聚变(ICF),以美国的国家点火装置(NIF)为代表,另一种是基于托克马克(TOKMAK)装置的磁约束聚变(MCF),以正在建设的国际热核聚变实验堆(ITER)为代表。磁约束聚变被认为是一种比较有发展前景模式。因钨具有特殊而稳定的工程热物理性质,例如高熔点、导热性良好、对于氚氘溅射率较低、氚氘沉积效应(吸气性)较低,因此被选定作为ITER的等离子体面壁材料。然而,由于使用了钨作为面壁材料,在等离子体与壁相互作用过程中不可避免的会产生钨离子,并且这些钨离子还可能进一步通过等离子体输运过程进入高温的等离子体芯部,被进一步电离。未被完全电离的钨离子,会辐射出高能光子,杂质钨离子含量高于10-5会引起等离子体猝灭,聚变过程中断。因此,监测和控制钨杂质离子流对于实现和维持稳定的聚变反应非常重要。同时,人们也可以通过钨杂质离子的光谱来诊断等离子体参数,例如等离子体温度、等离子体密度等。本文基于相对论组态相互(RCI)作用方法、利用FAC(Flexible Atomic Code)程序包计算了W26+和W6+离子的能级结构、辐射跃迁几率和电子碰撞激发截面等原子数据,在准静态近似下构建了相应的碰撞辐射模型,计算了不同等离子体环境下辐射跃迁谱线的强度,与实验结果吻合的较好。同时,确认并指认了一些重要跃迁谱线,如W26+离子中的波长为389.4nm的M1跃迁3H53H4,W6+离子中的波长分别为216.219(?)、261.387(?)的E1跃迁f14p61S0→p55d(2/1,2/3)1 f14p61S0→p55d(2/3,2/5)1。同时,也预言了一些在未来实验中可能会被观测到的谱线。此外,还提出在EBIT(Electron Beam Ion Trap)等离子体和聚变等离子体中W26+离子可能存在的诊断线,以及磁约束聚变等离子中W6+离子可能存在的诊断线。
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