电子鱼骨模频率跃变理论分析和粒子轨道模拟

发布时间：2020-07-27 09:44

【摘要】：鱼骨模不稳定性是高能粒子与内扭曲模共振产生的高能粒子不稳定性,这种不稳定性会排出大量高能粒子和热量,导致等离子体的约束变差。本文主要针对在Tore Supra托卡马克装置上低杂波电流驱动加热的实验,和在HL-2A托卡马克装置上高功率的电子回旋加热实验中,观测到的电子鱼骨模频率周期性的跳变现象做了理论分析。依据鱼骨模不稳定性的共振条件确定勉强通行电子激发的电子鱼骨模出现了频率跃变现象,首先,在忽略电子进动频率的贡献的条件下,推导了勉强通行的高能电子激发的鱼骨模的色散方程,并利用HL-2A托卡马克实验装置中的参数对推导的鱼骨模的色散方程进行求解,通过求解色散方程得出的数据发现电子鱼骨模频率在7kHz到13kHz的范围内,模的频率随着热电子的能量增加而增加,并且(2/2)模的增长率比(1/1)模的增长率大。这个结果与实验结果一致。本文还通过电子的捕食-被捕食模型模拟了勉强通行电子激发的鱼骨模的周期性猝发行为。此外,本文第五章运用BORIS算法求解了在ITER装置中考虑径向电场时的带电粒子的运动方程。该电场是通过负电势梯度得出,电势分布是做为极向磁通的二次函数引入。通过模拟结果可以看出电势的二次系数A和一次系数B对离子的全轨道和离子损失率有不同的影响。通过改变系数A和B的大小的方式可以使得离子的香蕉轨道和通行轨道相互转变。本文主要提出的理论观点为HL-2A装置实验中观测的电子鱼骨模频率跳变现象解释为是勉强通行电子激发的鱼骨模在高频(2/2)模和低频(1/1)模之间跃变。而且此时的电子鱼骨模是在电子的弹跳频率与模的频率接近时共振激发的。基于本理论观点的模拟结果可以与实验数据切合的很好,因此可以对以后鱼骨模不稳定性的研究具有很好的指导意义。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL631.24
【图文】：

截面图,截面,磁约束核聚变,惯性约束核聚变

图 1.1 主要轻核聚变反应截面[1]Fig.1.1 The main fusion reaction cross section of the light nucleus.已经投入实验阶段的核聚变有惯性约束核聚变反应和磁约束核聚变压缩并加热以至于在其有时间飞散之前已达到聚变反应和燃烧的条反应是利用燃料的惯性不让其逃逸而实现的约束核聚变反应[2]。磁

鱼骨,离子,不稳定性,离子回旋共振

西华大学硕士学位论文在 JET 托卡马克装置中,在高功率的离子回旋共振(ICRH)加热时，信号突然地使得离子鱼骨模从低频向高频变化[10]（见图 1.5）。

鱼骨,不稳定性,离子

PBE装置上的离子鱼骨模不稳定性[7]

【参考文献】