J-TEXT托卡马克外加共振扰动场对撕裂模影响的研究

发布时间：2024-09-20 19:06

　　撕裂模是托卡马克等离子体中普遍存在的一种不稳定性,其直接表现是在有理磁面形成磁岛。撕裂模磁岛的存在将增强等离子体在有理面附近的径向输运,导致约束性能变差。此外,托卡马克中普遍存在误差磁场,其与磁岛相互作用可能产生误差场锁模,引起等离子体大破裂。因此,撕裂模控制是托卡马克运行中十分关键的问题。外加扰动磁场可与撕裂模发生共振作用,该作用是直接的电磁作用过程,反应速度快,很有希望用在撕裂模的反馈控制上。研究外加扰动磁场对撕裂模的影响是抑制磁岛宽度或驱动磁岛转动的前提基础。 本文根据物理实验需求,基于单个鞍形线圈的磁场特征和傅里叶分解的性质,直接从频域出发,设计了J-TEXT动态扰动场线圈(DRMP),产生的磁场模式单纯且可转动,非常适合于扰动场直接影响撕裂模的研究。论文将线圈设计成多层结构,同时线圈外壳不形成回路且与真空室绝缘,很好地解决了真空室内部线圈设计中的真空、绝缘、散热、强电磁应力和交流激励下的涡流屏蔽等难点问题。DRMP线圈可分别产生模式较纯的2/1和1/1扰动磁场,直流工作模式下在等离子体边界产生的最大2/1扰动磁场可达到2.54Gs/kA,交流工作模式下可产生转动的扰动磁场...

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 外加共振扰动场影响等离子体的研究现状
    1.3 J-TEXT装置进行共振扰动场研究的基础
    1.4 本文的主要内容
2 共振扰动场影响撕裂模的理论基础
    2.1 共振扰动磁场
    2.2 撕裂模
    2.3 撕裂模对外加共振扰动场的响应
    2.4 磁岛转动频率和磁岛宽度的演化方程
    2.5 本章小结
3 J-TEXT装置动态扰动场线圈设计
    3.1 设计方法
    3.2 转动扰动场的实现
    3.3 动态扰动场线圈的设计结果
    3.4 动态扰动场线圈的工程实现
    3.5 本章小结
4 J-TEXT装置扰动场线圈磁场的分析和测试
    4.1 静态扰动场线圈磁场的计算和模式分析
    4.2 动态扰动场线圈磁场的计算和分析
    4.3 动态扰动场线圈磁场的测试
    4.4 本章小结
5 共振扰动场影响撕裂模的物理实验
    5.1 实验条件
    5.2 共振扰动场锁模
    5.3 装置误差场测量
    5.4 共振扰动场抑制撕裂模
    5.5 静态共振扰动场穿透等离子体
    5.6 共振扰动场驱动磁岛转动
    5.7 本章小结
6 共振扰动场影响撕裂模的数值分析与讨论
    6.1 数值计算模型
    6.2 计算结果
    6.3 实验现象的理论解释
    6.4 共振扰动场影响撕裂模的模型讨论
    6.5 等离子体对外加扰动磁场的响应分析
    6.6 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 进一步工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文



本文编号：4006003