EAST装置上芯部多道多普勒反射计研制及增强约束运行模式（Ⅰ模）研究
发布时间：2020-12-12 17:01
多普勒反射计是一种具有高时间、波数分辨率的无损局域湍流诊断,能提供局域等离子体的极向旋转、湍流密度涨落谱与垂直速度涨落谱。本论文主要工作是在东方超环（EAST）-G窗口设计、搭建、调试、测试了一套包含前端光路、微波电子学系统、控制与采集系统的完整W波段（75-110GHz）5道多普勒反射计系统,并进行系统维护、实验数据处理以及物理分析。此外,利用己有的8道V波段（50-75GHz）微波多普勒系统在EAST装置上首次开展了增强约束运行模式（Ⅰ模,一种同时具有L模粒子约束特性和H模能量约束特性的等离子体运行模式）的物理研究。引言部分除介绍可控聚变研究现状外,还对本论文的研究对象多普勒反射计进行了详细的测量原理介绍,并对系统测量信号进行了详细的成分分析;另一方面还总结了多普勒反射计数据分析中可能用到的各种数据处理方法。论文中我们结合东方超环（EAST）实验需求、窗口实际情况在G窗口搭建了一套W波段（75-110GHz）多道多普勒反射计（DR,WDR）系统。文中详细介绍W波段多普勒反射计系统（WDR）与相干电子回旋辐射（CECE）诊断共用的前端光路系统的设计,分为真空室外与真空室内两部分分别设...
【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】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２聚变反应截面与粒子温度关系??２??
一??德??＾?＾?－３?０?ａ?４?＊?＾?－３?Ｃ?？?４?４??ｚ?（１０－３?ｃｍ）?ｚ｛１０＾３?ｃｍ）??图１．３中心点火方案界面上的流体力学不稳定性。摘自｜２］??１．１．２．磁约束聚变??磁约束聚变装置［４］可分为两大类：开口装置和封闭装置。开口装置如磁镜、??０箍缩等，由于粒子沿磁力线会很快损失，不能达到核聚变所需的约束时间，目??前仅作为等离子体物理基础研宄工具。封闭装置如Ｔｏｋａｍａｋ、反场箍缩、仿星??器等，则因为磁力线的周期性，粒子沿环向运动一个周期会回到同一位置附近，??粒子损失则需要粒子通过漂移、碰撞输运湍流输运等运动到主约束区以外，使??粒子约束时间增加好几个量级。其中Ｔｏｋａｍａｋ与反场装置是环形的二维磁位形??Ｓ?＝月Ｔ?＋否０，分别由纵场线圈与等离子体电流冬或纵场线圈、等离子体电流??与极向场线圈共同提供，仿星器则是由一组精心设计的纵场线圈提供的三维螺??旋扭曲磁场５?＝哀Ｔ?＋芳０?＋右ｒ，下面将分别介绍反场箍缩和仿星器，ｔｏｋａｍａｋ是??本论文的研宄平台会在下节介绍。因等离子体约束性能与磁场密切相关，通常磁??场越强约束越好，为了表征磁约束聚变中的约束效率，引入了一个重要的等离子??体比压参数＝?取极向场或纵场为参考，分别有馬＝?对??于轮胎样的环形装置我们定义了一个环径比ｅ?＝?ｆ来描述其胖＾，其中Ｒ?ｉ大环??半径，ｒ为小环半径，传统Ｔｏｋａｍａｋｅ？３?—５，ｅ＜１．５的马克也称为球马克，因其??与传统马克有较大区别很多时候被单独分类介绍，此处不再另外介绍。??１．反场箍缩??反场箍缩装置始于英国ＺＡＴＡ，其特点为极向磁场与环向磁场强度相近，在??
第１章引?言??依赖于外界电流驱动，放电受欧姆线圈限制无法长期稳态运行。由于其固有缺??点，反场装置目前实现的等离子体温度、密度远达不到点火条件，目前也只作为??一个聚变候选装置来开展研宄。目前国外有ＭＳＴ、ＲＦＸ等装置，国内有中国科??学技术大学的ＫＴＸ装置，主要参数见表１．１。??Ｂｔ?Ｒｅｖｅｒｓｅｄ?－??图１．４反场装置磁位形??表１．１国内外反场装置主要参数??装置名称国家或地区大半径／ｍ小半径／ｍ等离子体电流／ＭＡ??ＭＳＴ?美国?１．５?０．５?０．８??Ｅｘｔｒａｐ?Ｔ２Ｒ?瑞典?０．２４?０．１８?１．０??ＲＦＸ?意大利?２．０?０．４７?２．０??ＲＥＬＡＸ?日本?０．５１?０．２５?０．１??ＫＴＸ?中国?］．４?０．４?０．５??２．仿星器??仿星器最早是美国人Ｌｙｍａｎ?ＳｐｉｔｚｅＰＩ发明的，在早期聚变界十分流行，其??特点为磁位形的形成与等离子体电流无关，可以没有等离子体电流，螺旋磁力线??完全由外加线圈提供。仿星器设计方案多种多样，目前较成熟方案主要有三种：??扭曲器、螺旋磁轴、模块式，如图１．５。扭曲器直接用一组绕大环一周的螺旋线??圈产生三维场；螺旋磁轴采用多个离轴的圆环形纵场线圈；模块式是精心设计的??不规则线圈组成，每个线圈都独立设计。因仿星器磁位形是周期扭曲的，定义了??两个参数描述其磁位形，极向模数１与环向模数ｎ，可理解为磁力线绕大环一周??在极向和环向经历的完整周期数。仿星器优点是无需电流驱动，无等离子体电??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Realization of minute-long steady-state H-mode discharges on EAST[J]. 龚先祖,万宝年,李建刚,钱金平,李二众,刘甫坤,赵燕平,王茂,徐旵东,A M GAROFALO,Annika EKEDAH,丁斯晔,黄娟,张凌,臧庆,刘海庆,曾龙,林士耀,沈飙,张斌,邵林明,肖炳甲,胡建生,胡纯栋,胡立群,王亮,孙有文,徐国盛,梁云峰,项农. Plasma Science and Technology. 2017(03)
博士论文
[1]EAST托卡马克上的多普勒背向散射仪[D]. 周楚.中国科学技术大学 2015
本文编号：2912954
【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】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２聚变反应截面与粒子温度关系??２??
一??德??＾?＾?－３?０?ａ?４?＊?＾?－３?Ｃ?？?４?４??ｚ?（１０－３?ｃｍ）?ｚ｛１０＾３?ｃｍ）??图１．３中心点火方案界面上的流体力学不稳定性。摘自｜２］??１．１．２．磁约束聚变??磁约束聚变装置［４］可分为两大类：开口装置和封闭装置。开口装置如磁镜、??０箍缩等，由于粒子沿磁力线会很快损失，不能达到核聚变所需的约束时间，目??前仅作为等离子体物理基础研宄工具。封闭装置如Ｔｏｋａｍａｋ、反场箍缩、仿星??器等，则因为磁力线的周期性，粒子沿环向运动一个周期会回到同一位置附近，??粒子损失则需要粒子通过漂移、碰撞输运湍流输运等运动到主约束区以外，使??粒子约束时间增加好几个量级。其中Ｔｏｋａｍａｋ与反场装置是环形的二维磁位形??Ｓ?＝月Ｔ?＋否０，分别由纵场线圈与等离子体电流冬或纵场线圈、等离子体电流??与极向场线圈共同提供，仿星器则是由一组精心设计的纵场线圈提供的三维螺??旋扭曲磁场５?＝哀Ｔ?＋芳０?＋右ｒ，下面将分别介绍反场箍缩和仿星器，ｔｏｋａｍａｋ是??本论文的研宄平台会在下节介绍。因等离子体约束性能与磁场密切相关，通常磁??场越强约束越好，为了表征磁约束聚变中的约束效率，引入了一个重要的等离子??体比压参数＝?取极向场或纵场为参考，分别有馬＝?对??于轮胎样的环形装置我们定义了一个环径比ｅ?＝?ｆ来描述其胖＾，其中Ｒ?ｉ大环??半径，ｒ为小环半径，传统Ｔｏｋａｍａｋｅ？３?—５，ｅ＜１．５的马克也称为球马克，因其??与传统马克有较大区别很多时候被单独分类介绍，此处不再另外介绍。??１．反场箍缩??反场箍缩装置始于英国ＺＡＴＡ，其特点为极向磁场与环向磁场强度相近，在??
第１章引?言??依赖于外界电流驱动，放电受欧姆线圈限制无法长期稳态运行。由于其固有缺??点，反场装置目前实现的等离子体温度、密度远达不到点火条件，目前也只作为??一个聚变候选装置来开展研宄。目前国外有ＭＳＴ、ＲＦＸ等装置，国内有中国科??学技术大学的ＫＴＸ装置，主要参数见表１．１。??Ｂｔ?Ｒｅｖｅｒｓｅｄ?－??图１．４反场装置磁位形??表１．１国内外反场装置主要参数??装置名称国家或地区大半径／ｍ小半径／ｍ等离子体电流／ＭＡ??ＭＳＴ?美国?１．５?０．５?０．８??Ｅｘｔｒａｐ?Ｔ２Ｒ?瑞典?０．２４?０．１８?１．０??ＲＦＸ?意大利?２．０?０．４７?２．０??ＲＥＬＡＸ?日本?０．５１?０．２５?０．１??ＫＴＸ?中国?］．４?０．４?０．５??２．仿星器??仿星器最早是美国人Ｌｙｍａｎ?ＳｐｉｔｚｅＰＩ发明的，在早期聚变界十分流行，其??特点为磁位形的形成与等离子体电流无关，可以没有等离子体电流，螺旋磁力线??完全由外加线圈提供。仿星器设计方案多种多样，目前较成熟方案主要有三种：??扭曲器、螺旋磁轴、模块式，如图１．５。扭曲器直接用一组绕大环一周的螺旋线??圈产生三维场；螺旋磁轴采用多个离轴的圆环形纵场线圈；模块式是精心设计的??不规则线圈组成，每个线圈都独立设计。因仿星器磁位形是周期扭曲的，定义了??两个参数描述其磁位形，极向模数１与环向模数ｎ，可理解为磁力线绕大环一周??在极向和环向经历的完整周期数。仿星器优点是无需电流驱动，无等离子体电??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Realization of minute-long steady-state H-mode discharges on EAST[J]. 龚先祖,万宝年,李建刚,钱金平,李二众,刘甫坤,赵燕平,王茂,徐旵东,A M GAROFALO,Annika EKEDAH,丁斯晔,黄娟,张凌,臧庆,刘海庆,曾龙,林士耀,沈飙,张斌,邵林明,肖炳甲,胡建生,胡纯栋,胡立群,王亮,孙有文,徐国盛,梁云峰,项农. Plasma Science and Technology. 2017(03)
博士论文
[1]EAST托卡马克上的多普勒背向散射仪[D]. 周楚.中国科学技术大学 2015
本文编号：2912954
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