等离子体旋转作用下托卡马克边界局域模不稳定性数值模拟研究

发布时间：2021-07-16 15:46

　　边界局域模是托卡马克H模放电时发生的周期性边界扰动,这一过程伴随着粒子数和能量往等离子体真空壁上排放,大的边界局域模会对壁材料造成不可修复的损伤。在未来聚变研究装置例如ITER和CFETR中,这种模式需要被抑制住,至少是将其控制在壁材料可以承受的范围内。当前实验中比较常见的是使用中性束注入（NBI）来抑制边界局域模,NBI一方面给等离子体提供粒子源,增加了等离子体密度,另一方面引入的高能粒子会给等离子体带来很大的旋转,探究NBI所引入的这两种变化在控制边界局域模时所起的作用就是我们在本论文中将要重点研究的课题之一。本文地第一个工作是使用完整的非理想磁流体初值程序NIMROD研究了等离子体旋转和等离子体密度对边界局域模的稳定效应。线性模拟结果给出,环向剪切流的幅值,剪切以及流的旋转方向对边界局域模的稳定性都有一定的抑制效果,这些抑制效果在增加等离子体密度也即是提高碰撞率时更加明显。即便如此,不论如何改变环向流和密度的参数,均不能够完全抑制住边界局域模。而在另一部分工作中,我们在环向剪切流作用的基础上引入幅值很小的极向流,发现抑制效果有很大的改善,高-n模式线性增长率几乎变为0。接着,使用... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?ＡＳＤＥＸ中Ｈ模放电实验［１］

用低杂波电流驱动（ＬＨＣＤ）成功获得了有第三类ＥＬＭ的Ｈ模放电［２１］。??使用中性束注入不仅能够触发ＥＬＭ，同时改变注入功率能够改变ＥＬＭ??的类型，如图１．３所示，当ＮＢＩ功率较小时，出现频率很髙但是幅度比较小的??９??

?ｂａｒｒｉｅｒ＾???■■■－？Ｉ??豕?Ｗ＼?、＇．、Ｊ?此??Ｄｉｖｅｒｔｏｒ?ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｆｒｏｍ?ｃｅｎｔｒｅ??图１．２?Ｈ模的边缘输运垒形成台基区，增强芯部约束［２］。??当输运垒处的压强梯度超过一定的阈值时，一种新的不稳定性模式－边界局??域模（ＥＬＭ）会周期性地爆发［１４］。事实上，边界局域模的发生不仅仅和压强??梯度相关，也和压强梯度引起的自举电流有关，两者耦合产生剥离－气球模是导??致边界局域模不稳定性的原因［１５］。这个过程会有大量的粒子和能量从等离子??体区域排放出去，打到金属壁或者偏滤器靶板上。一方面，边界局域模有助于??向外排放杂质粒子，维持内部稳定，另一方面，瞬间高负荷能量沉积到壁材料??或者偏滤器上，造成材料不可修复的损伤，再者，边界局域模有可能触发或者??与电阻壁模以及新经典撕裂模耦合，造成等离子体破裂。??边界局域模的爆发并非个例


本文编号：3287295