基于0.5维快速集成模拟程序的氢硼聚变研究OA

氢硼聚变因燃料无放射性、资源丰富、无中子损伤且产物粒子可提升能量转换效率,被视为磁约束聚变中极具潜力的方案之一.然而,现有的集成模拟程序缺乏面向氢硼反应的物理模块,难以有效支撑相关装置的参数设计与物理分析.为此,本研究基于0.5维集成模拟框架,耦合氢硼聚变模块,构建了兼具物理完备性与计算效率的磁约束装置集成模拟快速分析(Ciyueshuzhuangzhi Jichengmoni Kuaisufenxi,CJK)程序.针对新奥的和龙-2装置,系统探究了等离子体电流、环向磁场、辅助加热、几何位形以及等离子体组分等关键参数对氢硼聚变功率的影响.基于模拟结果,本研究提出了和龙-2装置氢硼聚变性能的优化策略:在工程可行性与物理限制下,采用较高等离子体电流(3 MA)、环向磁场(3 T)和中性束注入功率(14 MW),同时,调控优化拉长比(κ≈2.1)、束能(<130 keV)、电子回旋共振加热(ρ≈0.35,PECW≈5 MW)以及硼氢比例(0.15~0.20),实现氢硼聚变功率达200 W.本研究深化了对氢硼聚变物理机制的理解,并为和龙-2装置的实验设计与工程优化提供了理论依据与数值支持.