托卡马克中q剖面的平化对鱼骨模不稳定性影响的研究

发布时间：2020-06-26 08:25

【摘要】：在过去的二十年里,托卡马克中快粒子驱动的不稳定性问题引起了人们的广泛关注。尤其是模数较低的快粒子模,不仅仅具有全局的径向扰动,而且增长较快,它的发展严重限制了等离子体的约束水平。可以预见,这些快粒子驱动的不稳定性对ITER混合模式放电将会产生十分重要的影响。在未来的燃烧等离子体中,为了提高约束以及实现装置的高参数稳态运行,如何控制快粒子驱动的不稳定性,将是磁约束核聚变领域所面临的重要问题。在本篇论文里,我们主要采用了理论分析和数值解析相结合的方法,研究了在托卡马克中安全因子剖面(q剖面)局域平化时,一种快粒子驱动的磁流体不稳定性——鱼骨模的基本性质;推导了局域平化的安全因子剖面位形下m=1的鱼骨模不稳定性的线性色散关系和本征模方程;详细讨论了安全因子剖面被局域平化时,不同的物理参数对鱼骨模不稳定性线性增长率、频率的影响,这些参数包括:快粒子比压、磁流体扰动势能和快粒子进动频率等;研究了m=1不稳定性的非线性饱和幅度,推导了线性增长率与非线性振幅的关系。基于以上工作,我们还进一步完善了在一些特殊平衡下,鱼骨模的本征结构、增长率和频率对q剖面以及快粒子驱动的依赖关系,明确了q剖面局域平化时鱼骨模的基本性质。本文的主要结论是:1.采用理论推导与数值解析的方法,研究了q剖面局域平化时鱼骨模的线性稳定性,发现当有理面附近的q剖面变平后,一般情况下的鱼骨模的线性色散关系将不再适用,模式性质需要一个修正的色散关系来进行描述;2.通过求解本征方程,研究发现快粒子驱动的鱼骨模的模结构、线性增长率以及模频率对物理参数的依赖性很强。3.在非线性阶段,当q剖面在q=1附近平化时,模式的饱和幅度主要取决于波-波非线性相互作用。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL631.24

【参考文献】