负三角形变对理想外扭曲模和电阻壁模影响的研究

发布时间：2021-02-20 06:22

　　外扭曲模是与等离子体大破裂相关的最强烈的宏观磁流体不稳定性,它以阿尔芬时间尺度快速增长且模式结构具有全局性,理论上可以被足够靠近等离子体边界的理想壁完全抑制。然而,实际的导体壁存在电阻,当等离子体约束时间超过电阻壁上“磁扩散”时间时,扰动磁场会向电阻壁外“渗漏”,外扭曲模变成新的以壁上电流衰减时间尺度缓慢增长的电阻壁模。外扭曲模和电阻壁模是由等离子体电流或压强梯度驱动的不稳定性,它们使等离子体放电时间和装置高比压的获得受限,严重时会导致等离子体大破裂,引起托卡马克运行中断,甚至对第一壁造成伤害。因此,研究外扭曲模和电阻壁模对未来先进托卡马克实现长脉冲稳态运行具有重要意义。等离子体极向截面形状影响聚变装置的放电性能,是未来反应堆（如DEMO）的重要设计参数之一。在未来ITER高约束运行模式下产生的边缘局域模会降低装置储能,影响对芯部等离子体的约束,对面向等离子体材料造成损害。在负三角形变的等离子体位形中,平衡磁场的好曲率份额大于坏曲率份额,这一优点可将边缘局域模修正为高频小振幅的爆发,从而降低模式峰值功率损耗;同时由于负三角形变位形中磁阱的缺失和较大的台基区压强梯度,导致了磁流体比压极限... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 核聚变能研究背景
    1.2 托卡马克
        1.2.1 托卡马克磁约束位形
        1.2.2 环形等离子体中的粒子运动
        1.2.3 等离子体的平衡和不稳定性
    1.3 宏观磁流体不稳定性线性分析方法
        1.3.1 简正模分析法
        1.3.2 能量原理法
    1.4 两种宏观磁流体不稳定性
        1.4.1 外扭曲模
        1.4.2 电阻壁模
    1.5 负三角形变等离子体位形
    1.6 本文主要研究思路
*程序及其模型简介">2 MARS-^*程序及其模型简介
    2.1 MARS程序磁流体模型简述
        2.1.1 等离子体区域
        2.1.2 真空与导体壁
    2.2 MARS-F程序反馈控制模型简述
    2.3 MARS-K程序动理学模型简述
    2.4 MARS-Q程序准线性说明
*程序计算方法">    2.5 MARS-^*程序计算方法
    2.6 本章小结
3 托卡马克中正负三角形变等离子体位形对外扭曲模稳定性影响的对比研究
    3.1 引言
    3.2 平衡位形说明
    3.3 理想壁对理想外扭曲模稳定性的作用
    3.4 动理学效应和等离子体旋转对理想外扭曲模稳定性的作用
    3.5 动理学效应对电阻壁模稳定性的作用
    3.6 本章小结
4 反馈对负三角形变托卡马克等离子体中理想外扭曲模和电阻壁模影响的数值研究
    4.1 引言
    4.2 平衡位形及反馈线圈几何位形说明
    4.3 理想外扭曲模的反馈稳定作用
    4.4 电阻壁模的反馈稳定作用
        4.4.1 单排主动线圈对电阻壁模的控制
        4.4.2 双排主动线圈对电阻壁模的控制
        4.4.3 主动线圈径向位置对电阻壁模的影响
    4.5 本章小结
5 解析研究反馈对负三角形变托卡马克等离子体中电阻壁模的影响
    5.1 引言
    5.2 单极点模型下主动线圈反馈增益相位对电阻壁模的作用
    5.3 多模式圆柱模型下主动线圈通过传感器径向位置时闭环增长率的跳变
    5.4 本章小结
6 研究结论与工作展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录A MARS-K中扰动压强张量分析
附录B 磁阱与磁力线曲率的关系
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]核聚变将最终成为未来的能源吗?[J]. 陈永静,葛智刚,刘丽乐.  科学通报. 2016(10)
[2]ITER计划与聚变能发展战略[J]. 张一鸣,曾丽萍,沈欣媛,张利,丁亚清,肖成馨,康卫红,王海.  核聚变与等离子体物理. 2013(04)
[3]聚变发电还有多远?[J]. 雷奕安.  大学物理. 2012(07)
[4]国际热核实验反应堆（ITER）计划与未来核聚变能源[J]. 潘传红.  物理. 2010(06)
[5]HL-2M装置控制系统的概念设计[J]. 夏凡,陈燎原,宋显明,张锦华,罗萃文,潘宇东.  核聚变与等离子体物理. 2009(04)
[6]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明.  中国核电. 2009(03)
[7]J-TEXT装置中央控制系统的设计与实现[J]. 杨州军,庄革,胡希伟,张明,邱胜顺,黄礼华.  核聚变与等离子体物理. 2009(02)
[8]ITER计划和核聚变研究的未来[J]. 张一鸣.  真空与低温. 2006(04)
[9]可控核聚变与ITER计划[J]. 冯开明.  现代电力. 2006(05)
[10]球形环研究概述[J]. 王爱科,程发银,董家齐,李正武.  核科学与工程. 2003(01)

博士论文
[1]托卡马克中外扭曲模与电阻壁模的数值研究[D]. 刘超.大连理工大学 2015
[2]托卡马克中等离子体旋转与反馈对电阻壁模的协同作用[D]. 夏国良.大连理工大学 2015

硕士论文
[1]核能安全发展的伦理研究[D]. 宋嘉颖.南京理工大学 2013



本文编号：3042365