等离子体非对称平行流及电子回旋波驱动环向旋转的实验研究

发布时间：2020-12-12 14:48

　　等离子体旋转及其剪切能够有效地抑制磁流体不稳定性并改善等离子体约束。速度的准确测量是研究等离子体旋转的坚实基础,而对旋转的理解则是实现高性能等离子体的重要支持。本文分析了能量相关的截面效应对电荷交换复合光谱(CXRS)速度测量的影响,详细阐述了 X射线弯晶谱仪(XCS)面临的高温度应用、波长标定和参数反演问题及其解决方案,研究了 LHD仿星器上的非对称平行流,总结了 EAST托卡马克上电子回旋波(ECW)驱动等离子体环向旋转的基本特性。在LHD上,通过上下对称布置的极向CXRS,从实验上直接测量了由截面效应引起的修正速度Vcor。分析表明,Vcor与离子温度Ti真呈线性关系。利用此特性,获得了束能量与Vor/Ti的关系曲线。根据原子数据分析结构(ADAS)截面数据,研究了Vcor与有效发射系数Q的关系。结果表明归一化的有效发射系数梯度(1/Q)dQ/dv是决定Vcor的主要因素;同时,理论的修正速度与离子温度之比δv/Ti与(1/Q)dQ/dv线性相关。基于δv/Ti与(1/Q)dQ/dv的线性关系,根据Vcor/Tj从实验上获得了(1/Q)dQ/dv。碳光谱系统中(1/Q)dQ/dv... 

【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】：153 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 磁约束聚变
        1.1.1 能源与可控聚变
        1.1.2 托卡马克和仿星器
    1.2 等离子体旋转
        1.2.1 等离子体旋转的重要性
        1.2.2 影响等离子体旋转的因素
    1.3 非对称平行流研究现状
        1.3.1 磁面上的速度流分布
        1.3.2 利用非对称平行流测量径向电场
        1.3.3 密度非对称性对平行流的影响
    1.4 电子回旋波驱动旋转的研究
        1.4.1 直接驱动力
        1.4.2 输运系数
        1.4.3 残余协强
    1.5 物理实验基础
        1.5.1 EAST和LHD聚变装置
        1.5.2 速度测量诊断
        1.5.3 其他相关诊断系统
    1.6 本文内容
第二章 截面效应对CXRS速度测量的影响
    2.1 极向电荷交换复合光谱
        2.1.1 极向CXRS光路布局
        2.1.2 极向CXRS中的截面效应
        2.1.3 极向CXRS谱线种类及中性束
    2.2 截面效应诱发的修正速度及其与束能量的关系
        2.2.1 修正速度测量原理
        2.2.2 修正速度与离子温度的关系
        2.2.3 修正速度与束能量的关系
    2.3 有效发射系数对修正速度影响
        2.3.1 修正速度与有效发射系数关系推导
        2.3.2 基于ADAS的碰撞截面数据
        2.3.3 修正速度的数值计算
    2.4 n=2激发态原子份额
        2.4.1 n=2激发态原子的有效发射系数计算
        2.4.2 测量的n=2激发态原子份额
    2.5 本章小结
第三章 X射线弯晶谱仪
    3.1 适用于大电子温度范围测量的双晶体结构谱仪
        3.1.1 双晶体结构的设计与技术实现
        3.1.2 双晶体结构的可行性验证
        3.1.3 双晶体结构存在的挑战
    3.2 基于不同波长谱线的速度标定
        3.2.1 X射线弯晶谱仪诊断速度标定方法概述
        3.2.2 基于不同波长谱线标定的原理
        3.2.3 基于不同波长谱线标定可行性验证
    3.3 等离子体测量参数反演
        3.3.1 参数反演原理
        3.3.2 基于三次样条函数的正向反演技术实现
        3.3.3 反演几何位型
        3.3.4 正向反演的可行性验证
    3.4 本章小结
第四章 非对称平行流
    4.1 全剖面速度结构测量基础
        4.1.1 环向电荷交换复合光谱
        4.1.2 积分效应对速度测量的影响
        4.1.3 全剖面结构测量原理
        4.1.4 非对称平行流系数
    4.2 非对称平行流结构
        4.2.1 非对称平行流反向现象
        4.2.2 非对称流强度与径向电场的关系
    4.3 实验测量与新经典理论对比
        4.3.1 速度梯度对非对称流的影响
        4.3.2 磁场位型对非对称流的影响
        4.3.3 实验与新经典理论差异的可能机制
    4.4 本章小结
第五章 电子回旋波对等离子体环向旋转的影响
    5.1 电子回旋波系统
    5.2 欧姆等离子体中电子回旋波对环向旋转的影响
        5.2.1 欧姆条件下ECRH对环向旋转影响的基本特性
        5.2.2 不同环向角ECW对环向旋转的影响
    5.3 LHCD等离子体中电子回旋波对环向旋转的影响
        5.3.1 低杂波条件下ECRH对环向旋转影响的基本特性
        5.3.2 ECRH沉积位置在LHCD等离子体中对环向旋转的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]组合式超大尺寸测量技术在EAST装置中的应用[J]. 顾永奇,于连栋,覃世军.  工具技术. 2012(03)



本文编号：2912763