HL-2A托卡马克大破裂期间逃逸电子产生与扩散的模拟研究

发布时间：2021-07-23 00:46

　　在托卡马克中,等离子体大破裂时所感生的环向电场,会持续加速速度超过某一临界值的热电子而使之成为逃逸电子。通常,这些逃逸电子的能量能够达到几十甚至几百兆eV,它们会对装置第一壁造成严重损伤,因此,托卡马克中等离子体大破裂期间逃逸电子行为的研究成为了国内外聚变领域的重要课题之一。本文主要模拟研究托卡马克大破裂期间逃逸电子产生与扩散的行为。整个工作以HL-2A第15335次放电的实验参数为模拟参数,所用模型耦合了逃逸电子初级机制产生率方程、次级机制产生率方程、或由磁扰动引起的扩散项以及麦克斯韦方程组。首先,在不考虑磁扰动的情况下我们模拟并从理论上分析了HL-2A托卡马克大破裂期间环形效应和有效离子电荷数对逃逸电子产生的影响。结果表明：环形效应,包括电导率的新经典修正和次级机制产生率方程的修正,对逃逸电子影响较小。对结果的理论分析也得出：随着有效离子电荷数的增加（由注入的或破裂时逃逸电子与器壁碰撞所溅射出的杂质的增加导致）产生的逃逸电子数目也会增多,进而使得欧姆电流转化为逃逸电流的几率增加。其次,我们考虑磁扰动对HL-2A托卡马克大破裂期间逃逸电子的影响,即在逃逸电子产生率方程中加入由磁扰动引... 

【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】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

托卡马克工作原理图

伴随着托卡马克研究的热潮，己有30多个国家建造了几十个托卡马克装置，具有代表性的装置如欧盟的JET (Joint European Torus)，是现今建成的最大的托卡马克装置（大半径约3 m，小半径为0.96 m)；美国的DIII-D (可进行等离子体破裂研究）以及 Alcator C-mod；德国的 ASDEX-upgrade 以及 TEXTOR(Tokamak Experimentalfor Technology Oriented Research,采用各态历经偏滤器，Dynamic Ergodic Divertor)；日本的JT-60U;还有位于我国合肥的EAST (原名HT-7U，具有大拉长比非圆截面的全超导双零点的托卡马克装置[1]，拥有全超导性能的还有韩国的KSTAR)、HT-7以及位于成都的HL-2A (HuanLiuqi-2A)，一款具有圆截面等离子体的托卡马克装置。在这些各具特色的Tokamak上，理论模拟和实验上的研究均开展着，这为拟建中的国际热核聚变实验堆 ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)提供了科学理论及工程上的指导。ITER是具有极向偏滤器的单零点D形截面的托卡马克装置[4],由11个主要部分构成，其设计主要特征如图1.2所示。ITER计划是在1985年由美国、前苏联、欧盟、日本等国启动的。在经历了美国的退出与再加入，以及中国、韩国、印度的加入之后，七方代表于2006年11月21日正式签署协定，从而全面启动建造ITER这一人类开发新能源的宏伟计划。

图1.3 HL-2A托卡马克第15335次破裂放电实验中电压与电流随时间的演化图[9]Fig. 1.3 Time evolution of voltage and current in the No. 15335 disruption experiment ofthe HL-2A tokamak-6 -

【参考文献】：
期刊论文
[1]HL-2A等离子体破裂期间逃逸电子演化模拟[J]. 吴娜,王中天,桑超峰,张轶泼,王德真.  核聚变与等离子体物理. 2013(04)
[2]托卡马克等离子体电流爬升阶段逃逸电子行为[J]. 卢洪伟,胡立群,林士耀,周瑞杰,罗家融,钟方川.  强激光与粒子束. 2011(08)
[3]提升等离子体初始密度抑制逃逸电子的实验研究[J]. 竹锦霞,段卓琦,巨洪军,蔡武德,朱俊,陈忠勇.  核聚变与等离子体物理. 2010(04)
[4]全超导托卡马克装置欧姆放电逃逸电子行为研究[J]. 卢洪伟,胡立群,江勇,林士耀,陈开云,段艳敏,许平.  原子能科学技术. 2009(01)
[5]托卡马克等离子体中内部磁扰动的测量研究[J]. 郑永真,齐昌炜,丁玄同,郦文忠.  物理学报. 2006(01)

硕士论文
[1]环流器二号A等离子体破裂期间逃逸电子模拟研究[D]. 吴娜.大连理工大学 2013



本文编号：3298242