托卡马克中高能离子输运与损失的模拟研究

发布时间：2022-11-11 22:26

　　托卡马克是到目前为止最有希望实现磁约束可控核聚变的装置,高能离子不仅来源于氘氚核聚变以及中性束加热装置,还广泛存在于托卡马克装置中的等离子体中,同时也是采用磁场进行约束的主要对象之一,所以对于托卡马克中高能离子的输运和损失研究显得尤为必要。本文基于单粒子导心运动的ORBIT代码,采用试探粒子模拟方法,讨论了高能离子在不同磁场分布下的输运与损失情况,着重研究了托卡马克等离子体内部不同径向位置存在某种局域磁场扰动时高能离子的损失情况。具体如下:1)本文对托卡马克装置中的平衡磁场和扰动磁场以及中性束注入物理模型进行了理论分析,并推导了单粒子导心轨道方程,分别计算了高能离子分布并刻画了磁场分布。2)在无磁场扰动条件下,径向位置分布越连续并且投掷角分布越趋向各向同性,高能离子向边界的输运就会越明显;不论是在无磁场扰动条件下还是在MHD磁场扰动条件下,保证安全因子分布整体较低的数值并且适当提高边界附近安全因子分布的斜率有利于抑制高能离子向边界的输运。3)局域磁扰动可造成一些靠近等离子体中心区域的高能离子损失,但对靠近等离子边界的离子损失影响相对不大。这些损失的高能离子均为捕获离子,离子的投掷角越大... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 核聚变与托卡马克装置
    1.2 托卡马克中高能离子的输运与损失
    1.3 等离子体的数值模拟
    1.4 本文研究内容
第2章 计算模型与方法
    2.1 平衡磁场
    2.2 扰动磁场
    2.3 单粒子导心轨道理论
    2.4 NBI高能离子的初始分布模型
第3章 高能离子初始分布与磁场分布计算
    3.1 高能离子的初始分布计算
        3.1.1 不同初始位置的高能离子抽样
        3.1.2 NBI高能离子的初始分布计算
    3.2 磁场分布计算
        3.2.1 庞加莱图
        3.2.2 磁场强度分布计算
    3.3 本章小结
第4章 高能离子的输运与损失
    4.1 不同初始位置的高能离子输运
    4.2 无磁扰动下的高能离子损失
    4.3 MHD磁扰动下的高能离子损失
    4.4 局域磁扰动下的高能离子损失
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
硕士期间发表论文和参与的课题
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]EAST中性束注入快离子损失研究[J]. 李吉波,丁斯晔,王进芳,吴斌,胡纯栋.  核聚变与等离子体物理. 2011(03)
[2]HL-2A托卡马克实验进展和科学创新[J]. 丁玄同.  物理. 2010(06)



本文编号：3705861