J-TEXT边界等离子体环向转动的偏压调制实验研究

发布时间：2021-04-16 05:46

　　环向转动对于托卡马克等离子体而言具有重要的作用。一方面,环向转动及其剪切可以增强内部输运垒、驱动Er×B剪切流并抑制微观不稳定性（湍流）,从而改善等离子体的约束状态；另一方面,足够强的环向转动还可以抑制一些危害性极大的宏观磁流体不稳定性,包括新经典撕裂模和电阻壁模,因而有利于装置的稳态运行。因此如何充分了解环向转动的物理过程,并以此为基础实现对环向转动剖面的优化和控制,成为托卡马克物理研究的一项重要内容。目前,环向转动相关的物理研究仍存在不少难点,其中包括了本征环向转动的驱动机理以及环向动量输运过程。本文以J-TEXT装置作为实验平台,对等离子体边界的本征转动驱动机理和动量输运过程展开了实验研究。作为实验研究的基础,本文在J-TEXT托卡马克上设计并建立了一套偏压电极系统。偏压电极系统作为实验调节手段,一方面可以改变边界的Er×B流剪切,另一方面还可以作为外加局部动量源,改变边界的环向转动。实验发现,在正、负极性的偏压电极下,等离子体的（主要是粒子）约束性能均可被改善,伴随着边界径向电场层剪切的明显增强以及湍动粒子输运通量的抑制。J-TEXT边界本征环向转动是朝向同电流方向的。偏压电极... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：187 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 托卡马克等离子体的约束和输运概述
    1.3 托卡马克等离子体环向转动的研究意义
    1.4 偏压电极驱动环向转动的可行性分析
    1.5 本文主要研究内容
2 托卡马克等离子体环向转动的研究现状
    2.1 本征转动
    2.2 外加动量源
    2.3 动量陷
    2.4 动量输运
    2.5 本章小结
3 边界偏压调制实验的设计及准备
    3.1 实验的设计
    3.2 J-TEXT装置简介
    3.3 偏压电极系统的设计与建立
    3.4 静电探针诊断
    3.5 边界杂质转动诊断（ERD）
    3.6 本章小结
4 边界偏压调制对等离子体约束的影响
    4.1 实验布置
    4.2 全局参量的演化
r剪切流">    4.3 边界E_r剪切流
    4.4 边界涨落量及湍动粒子输运
    4.5 边界湍流的极向相关性与相速度
    4.6 本章小结
5 边界偏压等离子体湍动动量输运和本征转动驱动机理研究
    5.1 实验布置
    5.2 边界环向转动的驱动
    5.3 湍动（环向）动量输运
    5.4 残余协强与本征力矩
    5.5 局部环向动量平衡
    5.6 本章小结
6 边界偏压调制求取等离子体环向动量输运系数
    6.1 实验布置
    6.2 全局参量的演化
    6.3 环向转动和等离子体密度的扰动特征
    6.4 环向动量输运系数的计算
    6.5 一些关键问题的讨论
    6.6 本章小结
7 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表的论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]托卡马克高约束运行模式和磁约束受控核聚变[J]. 董家齐.  物理. 2010(06)
[2]Reconstruction of the TEXT-U Tokamak in China[J]. 庄革,丁永华,张明,于克训,张晓卿,王之江,胡希伟,潘垣.  Plasma Science and Technology. 2009(04)

博士论文
[1]托卡马克边缘等离子体中测地声模带状流的实验研究[D]. 兰涛.中国科学技术大学 2008



本文编号：3140858