J-TEXT托卡马克等离子体边界磁扰动的测量与分析
发布时间：2022-11-03 22:24
在托卡马克等离子体中,磁场的扰动会对等离子体的宏观行为产生很大的影响,其中以下两种影响特别重要:第一种是磁扰动可以通过驱动电流产生大尺度的磁场,该磁场会破坏原有的磁场拓扑,进而使得等离子体约束变坏,严重时甚至会引起等离子体电流破裂;第二种是磁涨落可能使得磁力线随机扰乱,导致能量和粒子沿着随机磁力线产生输运行为。如在托卡马克中发现实际观测到等离子体的输运通量远大于（新）经典理论所预期的值,即反常输运的存在,实验研究表明,静电涨落和磁涨落都可能引起这种反常输运,反常输运也是实现磁约束聚变需要解决的问题之一。本文以J-TEXT托卡马克装置为实验平台,对等离子体边界（r/a＞0.9）的磁场行为进行了相关的实验研究。作为实验的基础,我们建立了三套与实验相关的系统,分别为高频磁探针标定系统、磁探针矩形阵列和快速往复式磁探针系统。其中高频磁探针标定系统主要是把磁探针放入亥姆赫兹线圈内感应其产生的高频磁场,并用示波器同时测量亥姆赫兹线圈和磁探针两端的电压。基于整套系统,我们建立了两个分析电路模型,并获得亥姆赫兹线圈和磁探针两端的电压之间的传递函数,利用该传递函数对实验数据进行拟合后,通过求解方程获得探...
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 受控热核聚变和托卡马克
1.2 托卡马克中的磁场位形与平衡
1.3 托卡马克中的磁扰动行为
1.4 J-TEXT托卡马克
1.5 本文的研究意义和内容安排
2 托卡马克等离子体中的不稳定性及其测量和分析方法
2.1 托卡马克等离子体中的宏观不稳定性
2.2 托卡马克等离子体中的微观不稳定性
2.3 托卡马克中磁场测量的方法
2.4 磁探针信号的分析方法
2.5 本章小结
3 J-TEXT等离子体边界磁场行为实验研究相关系统的建立
3.1 磁探针标定系统的建立
3.2 磁探针矩形阵列系统的建立
3.3 快速往复式磁探针系统的建立和调试
3.4 纵场线圈中电流分布的计算
3.5 本章小结
4 等离子体边界磁扰动的测量与分析
4.1 实验诊断安排
4.2 等离子体边界磁场拓扑的实验研究
4.3 等离子体边界涨落引起输运的实验研究
4.4 往复式探针外加扰动电流与等离子体相互作用的实验研究
4.5 本章小结
5 全文总结与工作展望
5.1 本文工作总结
5.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文
附录2 攻读博士学位期间参加会议情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁芯托卡马克中二维和三维极向磁场计算模型的对比分析[J]. 程际,陈志鹏,余文曌,李复名,饶波,谈浩,王之江,庄革. 核聚变与等离子体物理. 2015(03)
[2]The Coupling Structure Features Between （2,1） NTM and （1,1） Internal Mode in EAST Tokamak[J]. 石同辉,万宝年,孙有文,沈飚,钱金平,胡立群,陈开云,刘永. Plasma Science and Technology. 2015(05)
[3]Experimental Studies of Electrostatic Fluctuations and Turbulent Transport in the Boundary of J-TEXT Tokamak Using Reciprocating Probe[J]. 陈志鹏,孙岳,王之江,杨州军,丁永华,庄革,J-TEXT team. Plasma Science and Technology. 2012(12)
[4]Calculation of Magnetic Field in J-TEXT with an Unsaturated Iron Core[J]. 丁永华,庄革,潘垣. Plasma Science and Technology. 2009(04)
[5]相关分析法确定HL-1M装置磁流体的扰动模式[J]. 赵开君,严龙文,杨青巍. 核聚变与等离子体物理. 2004(02)
[6]HL-1M装置上MHD不稳定性磁扰动的探测和分析[J]. 杨青巍,崔正英,刘莉. 核聚变与等离子体物理. 2003(01)
博士论文
[1]J-TEXT边界等离子体环向转动的偏压调制实验研究[D]. 孙岳.华中科技大学 2015
[2]J-TEXT托卡马克锯齿行为中扰动量的探测与研究[D]. 李强.华中科技大学 2015
[3]J-TEXT托卡马克弯晶谱仪系统研制和等离子体本征转动实验研究[D]. 金伟.华中科技大学 2014
[4]外加共振螺旋场影响撕裂模与粒子输运的机理研究[D]. 胡启明.华中科技大学 2014
[5]J-TEXT托卡马克低模数磁流体不稳定性实验研究[D]. 冯先德.华中科技大学 2013
[6]J-TEXT三波远红外激光偏振干涉仪的建立[D]. 陈杰.华中科技大学 2013
[7]J-TEXT托卡马克主机安装及磁测量系统的建立[D]. 丁永华.华中科技大学 2009
[8]J-TEXT等离子体电子密度诊断系统的建立[D]. 高丽.华中科技大学 2009
本文编号：3700736
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 受控热核聚变和托卡马克
1.2 托卡马克中的磁场位形与平衡
1.3 托卡马克中的磁扰动行为
1.4 J-TEXT托卡马克
1.5 本文的研究意义和内容安排
2 托卡马克等离子体中的不稳定性及其测量和分析方法
2.1 托卡马克等离子体中的宏观不稳定性
2.2 托卡马克等离子体中的微观不稳定性
2.3 托卡马克中磁场测量的方法
2.4 磁探针信号的分析方法
2.5 本章小结
3 J-TEXT等离子体边界磁场行为实验研究相关系统的建立
3.1 磁探针标定系统的建立
3.2 磁探针矩形阵列系统的建立
3.3 快速往复式磁探针系统的建立和调试
3.4 纵场线圈中电流分布的计算
3.5 本章小结
4 等离子体边界磁扰动的测量与分析
4.1 实验诊断安排
4.2 等离子体边界磁场拓扑的实验研究
4.3 等离子体边界涨落引起输运的实验研究
4.4 往复式探针外加扰动电流与等离子体相互作用的实验研究
4.5 本章小结
5 全文总结与工作展望
5.1 本文工作总结
5.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文
附录2 攻读博士学位期间参加会议情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁芯托卡马克中二维和三维极向磁场计算模型的对比分析[J]. 程际,陈志鹏,余文曌,李复名,饶波,谈浩,王之江,庄革. 核聚变与等离子体物理. 2015(03)
[2]The Coupling Structure Features Between （2,1） NTM and （1,1） Internal Mode in EAST Tokamak[J]. 石同辉,万宝年,孙有文,沈飚,钱金平,胡立群,陈开云,刘永. Plasma Science and Technology. 2015(05)
[3]Experimental Studies of Electrostatic Fluctuations and Turbulent Transport in the Boundary of J-TEXT Tokamak Using Reciprocating Probe[J]. 陈志鹏,孙岳,王之江,杨州军,丁永华,庄革,J-TEXT team. Plasma Science and Technology. 2012(12)
[4]Calculation of Magnetic Field in J-TEXT with an Unsaturated Iron Core[J]. 丁永华,庄革,潘垣. Plasma Science and Technology. 2009(04)
[5]相关分析法确定HL-1M装置磁流体的扰动模式[J]. 赵开君,严龙文,杨青巍. 核聚变与等离子体物理. 2004(02)
[6]HL-1M装置上MHD不稳定性磁扰动的探测和分析[J]. 杨青巍,崔正英,刘莉. 核聚变与等离子体物理. 2003(01)
博士论文
[1]J-TEXT边界等离子体环向转动的偏压调制实验研究[D]. 孙岳.华中科技大学 2015
[2]J-TEXT托卡马克锯齿行为中扰动量的探测与研究[D]. 李强.华中科技大学 2015
[3]J-TEXT托卡马克弯晶谱仪系统研制和等离子体本征转动实验研究[D]. 金伟.华中科技大学 2014
[4]外加共振螺旋场影响撕裂模与粒子输运的机理研究[D]. 胡启明.华中科技大学 2014
[5]J-TEXT托卡马克低模数磁流体不稳定性实验研究[D]. 冯先德.华中科技大学 2013
[6]J-TEXT三波远红外激光偏振干涉仪的建立[D]. 陈杰.华中科技大学 2013
[7]J-TEXT托卡马克主机安装及磁测量系统的建立[D]. 丁永华.华中科技大学 2009
[8]J-TEXT等离子体电子密度诊断系统的建立[D]. 高丽.华中科技大学 2009
本文编号：3700736
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