等离子体破裂期间逃逸电流平台的研究

发布时间：2021-03-11 00:13

　　研究HL-2A装置等离子体破裂期间逃逸电流平台形成特性,利用2种不同的数值模拟方法研究等离子体破裂后逃逸电流平台,拟合结果表明2种方法下逃逸电流平台形成趋势相同.利用诊断系统观察到持续时间为120 ms的电流平台,等离子体破裂期间欧姆电流转化为逃逸电流的转换率高达72%. 

【文章来源】：首都师范大学学报(自然科学版). 2020,41(06)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

等离子体破裂的典型特征波形

HL-2A托卡马克装置是我国第一个偏虑器实验装置(大半径R=1.65 m,小半径r=0.40 m,环向磁场Bt=2.8 T),根据装置参数以及设定初始时刻密度为ne=2.0×1019m-3,拟合逃逸电流如图2所示.可知,等离子体破裂过程中逃逸电流的形成过程呈指数增长,这是由于建立模型过程中不仅考虑到初级产生机制,雪崩过程也是逃逸电子形成的重要过程.模拟过程对研究等离子体破裂过程很重要,这是由于等离子体破裂过程非常快,通过实验测定参数很难确定.为了多角度分析,根据式(2)和(3)采用有限差分的方法结合物理模型,利用麦克斯韦方程组以及逃逸电子初级和次级产生机制模拟等离子体破裂过程(图3).显示从等离子体破裂时刻开始,逃逸电流在1～2 ms内迅速急增至40.0 k A左右.与图2结果相似,等离子体破裂过程中逃逸电流的形成过程也呈指数增长.此模拟过程与前面不同的是方法上利用有限差分法来进行拟合运算.

模拟过程对研究等离子体破裂过程很重要,这是由于等离子体破裂过程非常快,通过实验测定参数很难确定.为了多角度分析,根据式(2)和(3)采用有限差分的方法结合物理模型,利用麦克斯韦方程组以及逃逸电子初级和次级产生机制模拟等离子体破裂过程(图3).显示从等离子体破裂时刻开始,逃逸电流在1～2 ms内迅速急增至40.0 k A左右.与图2结果相似,等离子体破裂过程中逃逸电流的形成过程也呈指数增长.此模拟过程与前面不同的是方法上利用有限差分法来进行拟合运算.图4是等离子体破裂期间电流随时间演化曲线,在等离子体破裂过程中都形成了逃逸电流平台.图4(a)是破裂前等离子体电流为185.0 k A的放电波形图,在放电到达548 ms时等离子体破裂,等离子体电流信号出现正脉冲后等离子电流骤然下降.破裂之后等离子体电流没有迅速衰减为零,而是出现持续时间为25 ms的135.0 k A电流平台,欧姆电流转化为逃逸电流的转换率高达72%.从图4(b)可以得出,破裂大概是从930 ms开始,破裂前等离子电流为162.5 k A,与图4(a)中电流信号相似,电流在破裂后几毫秒内急剧衰减,形成了50.0 k A的逃逸电流平台,尽管欧姆电流转化为逃逸电流的转换率仅为30%.但本次放电逃逸电流平台持续的时间长达120 ms左右.


本文编号：3075522