نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
پژوهشکدهی پلاسما و گداخت هستهای، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران
چکیده
در این پژوهشبرخورد نانوذره غبار با دیوار گرافیتیبا استفاده از کد لمپس، که اساس آن روش دینامیک مولکولی است، شبیهسازی شده است.ذرات غبار بر اساس سازوکار تولیدشان در توکامکها، شکلها و اندازههای مختلفی دارند. در این کار دو نوع دانه غبار درنظر گرفته شده است: ابتدا نانوذره تنگستن کرویشکل و سپس نانوذرهای از جنس گرافیت و با هندسه پولکیشکل که با دیوارهای گرافیتی برخورد میکنند. در دستگاه گداخت، یونها، اتمها و مولکولهای هیدروژن با دانه غبار برخورد میکنند و گشتاور تصادفی ایجاد میکنند که منجر به تغییرات کوچکی در اندازهحرکت زاویهای دانه میشود. بنابراین در شبیهسازی علاوهبر سرعت انتقالی، چرخش غبار حول محور تقارنش نیز درنظر گرفته شده و برای چنین نانوذراتی، آستانه سرعت که منجر به تخریب سطح میشود برآورد شده است. نتایج نشان میدهند که برخلاف نانوذره تنگستن، دانههای گرافیتی نقش مهمی در تخریب سطوح گرافیتی ندارند بلکه با توجه سرعت برخورد، ممکن است روی سطح بچسبند و یا تخریب شده و به محیط بازگردند.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Simulation of collision of dust nanoparticles with graphite wall using LAMMPS code
نویسندگان [English]
- M. Bakhtiyari Ramezani
- M. Abdollahi Dargah
- N. Abdollahi Ghahi
Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 14399-51113, Tehran - Iran
چکیده [English]
In the present work, we have simulated the collision of dust nanoparticles with graphite wall using LAMMPS code, based on the molecular dynamics method. Dust particles have different shapes and sizes depending on their production mechanism in Tokamaks. In this work, two types of dust grains have been considered: a spherical tungsten nanoparticle and a graphite nanoparticle with an oblate geometry that collides with a graphite wall. In the fusion device, ions, hydrogen atoms, and molecules collide with the dust grain and create stochastic torques, leading to minor variations in the angular momentum of the grain. Therefore, in the simulations, the dust rotation around its symmetry axis has also been considered in addition to the transfer velocity. For such nanoparticles, the threshold speed of nanoparticles that leads to surface damage has been estimated. The results show that, unlike tungsten nanoparticles, graphite grains do not play a significant role in the degradation of the graphite surfaces. Still, due to the speed of the collision, they may either stick to the surface or be damaged and return to the environment.
کلیدواژهها [English]
- Dust nanoparticle
- LAMMPS code
- Graphite
- Tungsten
- Rotation