نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 پژوهشکدهی پلاسما و گداخت هستهای، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران
2 دانشکدهی فیزیک و مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، صندوق پستی: 4413-15875، تهران- ایران
چکیده
در این مقاله، به بررسی و شبیهسازی یک سیستم چشمهی پلاسمای هلیکون با استفاده از آنتن ناگویا، به صورت سه بعدی با استفاده از نرمافزار شبیهسازی کامسول مالتی فیزیکس پرداخته شده است. در شبیهسازی انجام شده، تمام برهمکنشها و پارامترهای مؤثر بر فرایند تولید پلاسما در نظر گرفته شده است، علاوه بر این، سطح مقطع واکنشهایی که در پلاسما رخ میدهد از انرژی 0/001ev تا
MeV 1 در نرمافزار وارد شده است. در این شبیهسازی، میدان مغناطیسی پیچهها G600، جریان آنتن A6، فشار گاز mTorr 10 و شار ورودی گاز (SCCM) 50 در نظر گرفته شده است. در نهایت با استفاده از آنتن ناگویا پلاسمایی با چگالی 2×1018 m-3 و دمای 2.6 eV به دست آمد. این مقاله علاوه بر طراحی و شبیهسازی چشمهی پلاسمای هلیکونی، تأثیر تغییرات جریان اعمال شده به آنتن ناگویا بر چگالی و توان جذب شدهی پلاسمای هلیکونی را مورد بررسی قرار میدهد. برای اعتبارسنجی شبیهسازی انجام شده به مقایسهی دادههای تجربی و
شبیهسازی برای 7 دستگاه هلیکون ساخته شده تاکنون پرداخته شد. مقایسهی انجام شده نشان داد که نتیجههایی که از شبیهسازی این سیستمها به دست میآیند به صورت قابل قبولی با دادههای تجربی و آزمایشگاهی گزارش شده مطابقت دارند. هدف اصلی طراحی این چشمهی پلاسما، بررسی پارامترهای مؤثر بر افزایش چگالی به منظور استفاده در سیستم باریکه- خنثی (گرمایش کمکی) برای توکامکهای اندازه- کوچک همچون توکامک دماوند است.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Design and simulation of the helicon plasma system with 1.5 kW RF power and 13.56 MHz frequency
نویسندگان [English]
- S Fazelpour 1
- A Chakhmachi 1
- D Iraji 2
- M Tafreshi 1
- H Sadeghi 2
چکیده [English]
In this paper, a Helicon plasma system with Nagoya Type III antenna was designed and simulated by using COMSOL Multiphysics 5.2. In our simulation, all effective interactions and parameters in the plasma production process are considered. Besides, the cross-sections of the reactions which are occurred in the plasma with the energy range from 0.001 eV to 1MeV are applied in the software. Meanwhile, the Argon-Helicon plasma is produced by using Nagoya Type III antenna considering the following conditions: the magnetic field of 600 G, the antenna current 6 Ampere, with the operating gas pressure 10 mTorr and inlet gas flux of 50 (SCCM). Finally, the plasma density of the order 2×1018 m-3 and a temperature of 2.6 eV were obtained by using the Nagoya antenna. The effect of the variations of the current, which was applied to the Nagoya antenna, on the density and absorbed power of the Helicon plasma was also investigated. This simulation was made for seven operational helicon devices, and the results have seemed reasonable.
کلیدواژهها [English]
- Helicon plasma
- RF plasmas
- Simulation