非共振内扭曲模与高能粒子相互作用

发布时间：2021-11-15 05:39

　　能源问题是人类面临的最大问题之一,为此人们提出了多种解决方案,其中磁控核聚变具有原材料储量丰富、反应可控和清洁无污染等优点,被认为是解决人类能源问题的终极方案。但是历经半个多世纪的努力与探索,磁约束核聚变依旧存在看许多关键的物理及工程问题。目前最有希望实现为人类提供经济可行聚变能的磁约束装置是托卡马克,本文主要针对托卡马克试验中所观测到的、尚未清晰的物理过程开展相应的数值模拟工作,利用数值模拟结果结合实验现象和理论分析,解释相应的物理现象。实验研究表明,在球形托卡马克National Spherical Torus Experiment （NSTX）和Mega-Ampere Spherical Tokamak （MAST）中,在有中性束注入（NBI）条件下、等离子体磁压比（β）较高,同时安全因子（q）剖面存在一定反剪切、最小值（qmin）大于1时,系统对于理想磁流体模式非共振内扭曲模（NRK）是不稳定的。在MAST中,实验结果显示该模式能够非线性饱和并能够长时间存在,所以被命名为’’long-live mode"（LLM）,同时结果还显示该模式能大幅度降低芯部等离子体旋转速度。另外在该... 

【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】：125 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

托卡马克基本原理图

存在诸多关联。通过轨道特征，在托卡马克中受到约束的高能粒子主要可以分成两种，如图1.5所示，其中红色的为通行粒子轨迹，蓝色的为捕获粒子轨迹。运动轨迹的不同带来了两种粒子运动频率及轨道宽度的差异。同时也决定了两种粒子对波以及不稳定性引起的扰动的响应也是不一样的。接下来从两个方面出发，简单回顾一下托卡马克中高能粒子研究的历史。第一个方面：高能粒子的输运以及逃逸。1992年Hsu和Sigmar[46〗采用导向中心理论，在考虑了-7 —

的理论模型分析了高能粒子对短波模式气球模（ballooning modes)稳定性的影响，主要结果如图1.6所示。在1983年，Rosenbluthl68]等人考虑了高能粒子各向异性所包含的动理学效应，分析结果同样表明了高能粒子对气球模有稳定作用，另外他们也分析了在1982年Princeton Poloidal Divertor(PDX>实验中所观察到的鱼骨模振荡_ (fishboneoscillations),现该模式的频率与NBI注入粒子的进动频率相近，进一步推论鱼骨模可能是由磁流体波与捕获粒子进动发生共振而激发的。之后Chen[63l等人利用线性理论验证了捕获粒子激发鱼骨模的现象，并建立了一个简明的模型描述了鱼骨模的非线性过程。1986年Coppi和Porcelli[69】在考虑了热离子抗磁漂移的情况下进一步分析f鱼骨模。Fu和Van Damt?"在1989年提出了在托卡马卡中a粒子激发环向阿尔芬本征模（TAE)的一9 -


本文编号：3496147