托卡马克中磁场扰动引起的边界三维拓扑结构物理研究

发布时间：2021-11-21 00:12

　　本文主要研究了托卡马克装置外加共振磁扰动对三维靶板热负荷及三维边界等离子体输运的影响。对偏滤器靶板的热负荷控制是磁约束聚变走向高参数长脉冲运行以及聚变堆运行后必须解决的关键问题之一。外加共振磁扰动能够抑制边界局域模从而消除靶板瞬态热流,但目前对其物理机制的理解仍不完善。边界局域模被抑制之后能否通过动态的磁扰动来均化靶板的稳态热流分布以避免局部热负荷的峰化,也暂时没有明确的定论。本文通过自主开发的三维磁拓扑模拟程序以及相关实验,揭示了等离子体响应对外加磁扰动的渗透起到了关键的作用,通过对磁场拓扑结构的改变对三维边界输运和靶板热负荷的控制产生决定性影响。此外,通过实验验证了动态RMP场能够有效控制靶板热负荷三维结构的均化,与模拟结果吻合。自主开发的基于磁力线追踪算法的模拟程序TOP2D与磁流体力学模拟程序MARS-F的结合,将三维磁场拓扑结构模拟从真空场假设成功拓展到等离子体响应模型下。实验中通过靶板粒子流和热流分布诊断观察到的打击点分裂现象证明了三维磁场拓扑结构的形成,且与模拟结果一致。真空场假设与等离子体响应模型下的模拟结果对比,显示了等离子体响应对外加磁扰动渗透的决定性作用。等离子体... 

【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】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?ＩＴＥＲ装置结构及合作示意图［２｜??关系

大装置及未来ＩＴＥＲ及其他聚变堆模型研宄中最活跃的研究领域之一。??虽然利用共振磁扰动的研宄由来己久，但最近这一实验手段研宄兴起还是??由于观察到了它在边界局域模控制方面的巨大优势。在ＤＩＩＩ－Ｄ上首先观察到了??ＲＭＰ对于Ｉ型ＥＬＭ的完全抑制［１０－１１］，才开始带动对ＲＭＰ控制ＥＬＭ这一实验??领域的近十几年的迅速发展。ＥＬＭ抑制（ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）是在Ｈ模放电过程中ＥＬＭ??崩塌现象完全消失的现象，而ＥＬＭ弱化（ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ）时通常表现为ＥＬＭ幅值减??小而频率增加。目前，各个装置上的ＥＬＭ控制效果都有比较大的差异，因此对于??ＥＬＭ控制物理机制的理解仍有待完善。由于丰富的实验已经能够明确证实ＲＭＰ??４??

大装置及未来ＩＴＥＲ及其他聚变堆模型研宄中最活跃的研究领域之一。??虽然利用共振磁扰动的研宄由来己久，但最近这一实验手段研宄兴起还是??由于观察到了它在边界局域模控制方面的巨大优势。在ＤＩＩＩ－Ｄ上首先观察到了??ＲＭＰ对于Ｉ型ＥＬＭ的完全抑制［１０－１１］，才开始带动对ＲＭＰ控制ＥＬＭ这一实验??领域的近十几年的迅速发展。ＥＬＭ抑制（ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）是在Ｈ模放电过程中ＥＬＭ??崩塌现象完全消失的现象，而ＥＬＭ弱化（ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ）时通常表现为ＥＬＭ幅值减??小而频率增加。目前，各个装置上的ＥＬＭ控制效果都有比较大的差异，因此对于??ＥＬＭ控制物理机制的理解仍有待完善。由于丰富的实验已经能够明确证实ＲＭＰ??４??

【参考文献】：
期刊论文
[1]A Tangentially Visible Fast Imaging System on EAST[J]. 贾曼妮,杨清泉,钟方川,曾爱军,卢洪伟,舒双宝.  Plasma Science and Technology. 2015(12)

博士论文
[1]EAST托卡马克共振磁扰动线圈电源设计分析研究[D]. 宋德勇.中国科学技术大学 2017



本文编号：3508366