基于HL-2A托卡马克电荷交换谱及束发射光谱模拟和实验研究

发布时间：2020-11-13 18:13

　　 新能源的开发是解决现今能源危机的重要途径,聚变能以高能量输出、产物污染小、安全性高等特点成为当代研究的热点。在过去的几十年里,以磁约束聚变托卡马克装置实现聚变放电的方式逐渐成为聚变能研究人员研究的主要热点之一,并且取得巨大进展。然而,还是有很多实际的、反应堆所面临的聚变技术问题需要考虑,比如偏滤器的设计、超导磁体技术、负离子驱动源的完善等问题仍有待研究解决。为此,需要对托卡马克装置运行及控制进行仿真与实验研究,并做进一步的控制反馈与物理研究。由于装置内聚变的发生都是在等离子体的状态下实现的,因此通过诊断等离子体的各项参数信息,对磁约束聚变装置的完善、聚变技术问题的解决具有十分重要的意义。电荷交换复合光谱CXRS(Charge eXchange Recombination Spectroscopy)和束发射光谱诊断技术BES(Beam Emission Spectroscopy)是磁约束托卡马克装置中常用且有效的诊断方法。目前,CXRS主要用于测量装置内等离子体的离子温度、旋转速度以及杂质离子的密度,BES可用于测量中性束能量成分比、等离子体磁场分布等重要参数,也可用于研究等离子体密度、离子与电子温度的涨落。本文基于核工业西南物理研究所的HL-2A托卡马克装置,对装置上BES和CXRS诊断系统所采集的光谱信息进行成分拟合处理,结合相关原理,准确分离出各个谱线成分,并利用拟合结果完成中性束能量比、安全因子径向分布、离子温度、旋转速度等重要参数的计算。此外,结合实验条件,模拟出CXRS和BES的谱线结果并计算相关参数,与实验拟合结果进行对比,发现模拟结果与实验结果基本一致,证明了模拟结果的准确性。该模拟程序可用于托卡马克装置的性能预测,模拟结果对托卡马克装置的优化升级具有重要的参考价值。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TL631.24
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 能源危机与聚变能
    1.2 托卡马克装置
    1.3 内容安排
第二章 高温等离子体的光谱辐射
    2.1 韧致辐射
    2.2 复合辐射
    2.3 线辐射
第三章 光谱诊断系统介绍
    3.1 BES诊断系统
    3.2 CXRS诊断系统
    3.3 模拟程序介绍
第四章 束发射谱的实验与模拟结果
    4.1 实验光谱处理
    4.2 实验结果分析
        4.2.1 中性束各个能量成分比
        4.2.2 安全因子径向分布
    4.3 BES模拟结果分析
第五章 电荷交换谱的实验与模拟结果
    5.1 实验光谱处理
    5.2 实验结果分析
        5.2.1 离子温度
        5.2.2 环向旋转速度
    5.3 CXRS模拟结果分析
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

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本文编号：2882476