中国聚变工程试验堆运行方案的模拟与优化研究

发布时间：2021-12-01 21:00

　　中国聚变工程试验堆(CFETR)可能是中国下一代聚变装置,其目标除了演示聚变能的产生之外,还将测试聚变堆的材料性能、关键技术以及验证氚自持。CFETR的概念设计研究已经完成,目前在该基础上正在进一步开展物理和工程设计工作。本文的主要内容是围绕着CFETR的芯部物理设计展开。本文利用集成模拟为CFETR设计并优化了两类稳态运行方案,若以加热和电流驱动方式进行区分,这两类运行方案分别是中性束主导和射频波主导的运行方案。我们发现这两类运行方案都能够完成CFETR的聚变功率设计目标。在中性束主导的运行方案中我们创新性地提出利用低注入能量和高注入能量中性束组合的方式来优化等离子体性能。低注入能量的中性束提供较大的转矩,利于有效驱动等离子体旋转从而改善等离子体约束和宏观磁流体性能;高注入能量的中性束能够有效驱动电流以达成完全非感应电流运行的目标。本文采用了电子回旋波和低杂波两种射频波来实现射频波主导的运行方案,不同于传统的低场侧入射,我们将电子回旋波设置为高场侧垂直入射以获得更高的电流驱动效率;将低杂波设置为高场侧入射也可以有更好的可近性从而其功率能够尽可能在芯部沉积。在中性束主导运行方案的基础上...

【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】：155 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 托卡马克集成模拟
    1.3 本文内容安排
2 托卡马克等离子体运行模式
    2.1 标准运行模式
    2.2 反磁剪切运行模式
    2.3 混合运行模式
    2.4 其他先进运行模式
    2.5 总结与讨论
3 托卡马克等离子体约束与输运
    3.1 输运概述
    3.2 线性微观不稳定性
    3.3 湍流输运与带状流
    3.4 湍流输运的数值模拟与建模
    3.5 总结
4 CFETR运行方案的模拟与优化
    4.1 集成模拟程序
    4.2 集成模拟流程
    4.3 运行方案模拟及优化
    4.4 杂质对聚变性能影响
    4.5 总结与展望
5 TGLF输运模型的实验验证与发展
    5.1 TGLF输运模型
    5.2 TGLF输运模型的发展：TGLF-Vx
    5.3 TGLF在强电磁湍流下的应用
    5.4 总结和展望
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表的论文目录
附录2 攻读学位期间参加的学术会议



本文编号：3527048