旋转磁场驱动的磁—瑞利—泰勒不稳定性研究

发布时间：2020-08-05 12:10

【摘要】：早期的聚变研究中的平衡Z箍缩,由于不可避免地要出现交换/准交换模(k·B =/≈0)不稳定性,难以成为一种可能的磁约束聚变系统。避免这种不稳定性的一种途径是放弃柱形几何位形,这导致多年来聚变界对Z箍缩失去兴趣,而转向了托卡马克构型。最近随着百纳秒快脉冲功率技术的发展和动态Z箍缩的出现,聚变界对Z箍缩重新焕发了兴趣。在动态Z箍缩系统中,等离子体柱在磁压的驱动下内爆,不可避免地要出现磁-瑞利-泰勒(,magneto-Rayleigh-Taylor,MRT)不稳定性。MRIT不稳定模式与其他不稳定模式一起发展,但MRT不稳定的增长率要比其他模式快得多,它是破坏Z箍缩对称性的最严重的影响因素,因此研究MRT不稳定性,进而找到抑制其发展的技术方案,对于动态Z箍缩的任何遮用丽成都是十分重要的。本文在MRT不稳定性研究的基础—上,提出了采用方向时变(旋转)的驱动磁场来抑制动态Z箍缩的MRT不稳定性,分别在有限厚度平板和柱形套筒位形中,研究了旋转驱动磁场对MRT不稳定性的抑制机理和物理图像,得到的主要结论有:(1)在平板位形中,旋转磁场驱动的所有模式均得到明显抑制,增长率均低于(磁场不旋转的)经典值;(2)在套筒位形中,优化的交替O-Z箍缩的主导模式末态时的最大e倍数明显远低于标准O箍缩或Z箍缩的:(3)磁场方向旋转是一种独立于有限厚度的效应,磁场方向旋转的频率、套筒的。厚度均具有单调的抑制作用,它们的协同作用会增强抑制效果;(4)有限厚度效应仅在磁场方向时变时呈现,在标准O箍缩Z箍缩中则无体现;(5)另外嵌套O-Z箍缩构型也有很好的稳定性,由于MRT不稳定性得到非常好的抑制,交待/嵌套O-Z箍缩构型具有应用于O-Z箍缩垶筒惯性覆聚变(Theta-Z-LIF)的潜力。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O534
【图文】：

了旋转驱动磁场对ＭＲＴ不稳定性的良好抑制效果。最后－节是本章小结。逡逑２．１物理模型逡逑我们考虑的物理模型示于图２．１，一个厚度为＾的不可压流体层，被磁压驱动逡逑向＋＜ｚ方向加速，而驱动磁场是在ａ：－ｙ平面旋转的，Ｂ⑷＝逡逑（９⑴＝0＾．＋如。采用随流体层运动的随体参考系，在这个运动的参考系中，流逡逑体层足静止的，Ｍ时等效地存在一个指向一ｚ方向的重力场，ｇ邋＝邋－．９１，邋５邋＞0。逡逑流体假定为理想导体，因此磁场在流体表面是间断的，并平于表面。即平行于逡逑表而的磁场沿ｚ方向的分布，在真空与流体的界面处是跳变的，真空区不为零而逡逑理想异体流体层内为零。为简单起见，采用不可压近似，因此流体密度为常数Ｐ。逡逑

本文编号：2781532