高能量离子激发离子回旋辐射的实验与数值模拟研究
发布时间：2021-04-18 20:58
实现核聚变产能需要有效地约束高能量离子,特别是聚变α离子。聚变离子可用于维持反应堆自持燃烧,而高能量离子的大量损失也将造成装置第一壁严重损坏。因此,在现有托卡马克聚变装置上,开展高能量离子的分布、约束及其与等离子体相互作用的实验研究十分必要。研究高能量离子的最终目的是实现在未来聚变堆装置中对高能量离子的有效控制。本论文的工作包括:在EAST托卡马克装置上研发了用于探测离子回旋辐射的诊断系统,开展了高能量离子激发离子回旋辐射的物理机制研究,通过数值模拟分析了 ASDEX Upgrade托卡马克装置上的离子回旋辐射实验结果。离子回旋辐射的本质是被高能量离子激发的电磁波,这种电磁辐射携带了大量高能量离子的信息。所以可通过研究离子回旋辐射研究高能量离子的分布、约束和输运等现象。在EAST托卡马克装置上,基于装置的特有物理要求、实验条件和工程约束条件,结合现有的诊断系统和中性束注入系统,设计了一套同时具有分析离子回旋辐射信号强度和离子回旋辐射频谱分布的高频磁探针诊断系统。该诊断系统的核心部件是磁探针,基于离子回旋辐射信号强度比较弱的特征,设计了面积较大的矩形（20 cm×10 cm）磁线圈,磁线...
【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】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＩＴＥＲ剖面图（来自互联网乂??１．３等离子体的约束与平衡??
?第１章绪论???子体分离。??托卡马克的环形结构如图１．２所示。Ａｔｍ？是极向上的平面，Ａｐ（）１是环向上的??平面；Ｒ?（大半径）和ｒ?（小半径）是球形的空间坐标；磁轴对应的位置是ＲｚＲｍ??ｚ?＝?ｚ０；?是环向角，９是极向角。真空环向磁场强度（ｔｏｒｏｉｄａｌｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）??与Ｒ成反比，这也是外侧被称为低场侧、内侧被称为高场侧的原因。根据图１．２??中的物理量表述，环向和极向的磁通量可表示为：??（１．４）??＾?＝?Ｃ．Ｓ－ｄＡ?（１．５）??它们由对特定表面Ａｔ＜）ｒ和Ａｐ（）１上的磁通密度５的积分得出。??Ｚ?????——??Ｌｏｗ?ｆｉｅｌｄ?ｓｉｄｅ??逢焉??图１．２托卡马克环形结构（Ｗｅｉｌａｎｄ，Ｍ［１＜＞］）。??在实际计算中，对小半径ｒ进行归一化，令等离子体的磁轴对应ｐ?＝?〇，等??离子体的最外闭合磁面对应ｐ?＝?ｌ。根据前面对磁通量的介绍，归一化的小半径??ｒ可表述为：??Ｐｔｏｒ?＝?ＪｌＳ?（Ｌ６）??（ｉ．７）??与磁通量类比，托卡马克中等离子体的电流也可用相同的方式表述。对电流密度??１在平面六１）。１进行积分，得到方程：??Ｉ?＝?Ｘｖｔｏｒ?】＿?ｄＡ?（１＿８）??３??
图１．３氘氚聚变
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evaluation of NBI absorption and fast ion stored energy to improve thermal energy confinement time calculation in EAST[J]. 顾翔,沈飙,钱金平,丁斯晔,杜红飞,孙有文,肖炳甲,吴斌,王进芳,黄娟,陈佳乐,李凯,李国强,陈大龙,陈树亮,吴木泉. Plasma Science and Technology. 2020(02)
[2]Fast parallel Grad–Shafranov solver for real-time equilibrium reconstruction in EAST tokamak using graphic processing unit[J]. 黄耀,肖炳甲,罗正平. Chinese Physics B. 2017(08)
[3]Current Status of ICRF Heating Experiments on EAST[J]. 张新军,赵燕平,毛玉周,袁帅,薛迪冶,汪磊,丁家义,秦成明,琚松青,程艳,王成浩,沈俊松,宋云涛,林毅君. Plasma Science and Technology. 2011(02)
本文编号：3146163
【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】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＩＴＥＲ剖面图（来自互联网乂??１．３等离子体的约束与平衡??
?第１章绪论???子体分离。??托卡马克的环形结构如图１．２所示。Ａｔｍ？是极向上的平面，Ａｐ（）１是环向上的??平面；Ｒ?（大半径）和ｒ?（小半径）是球形的空间坐标；磁轴对应的位置是ＲｚＲｍ??ｚ?＝?ｚ０；?是环向角，９是极向角。真空环向磁场强度（ｔｏｒｏｉｄａｌｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）??与Ｒ成反比，这也是外侧被称为低场侧、内侧被称为高场侧的原因。根据图１．２??中的物理量表述，环向和极向的磁通量可表示为：??（１．４）??＾?＝?Ｃ．Ｓ－ｄＡ?（１．５）??它们由对特定表面Ａｔ＜）ｒ和Ａｐ（）１上的磁通密度５的积分得出。??Ｚ?????——??Ｌｏｗ?ｆｉｅｌｄ?ｓｉｄｅ??逢焉??图１．２托卡马克环形结构（Ｗｅｉｌａｎｄ，Ｍ［１＜＞］）。??在实际计算中，对小半径ｒ进行归一化，令等离子体的磁轴对应ｐ?＝?〇，等??离子体的最外闭合磁面对应ｐ?＝?ｌ。根据前面对磁通量的介绍，归一化的小半径??ｒ可表述为：??Ｐｔｏｒ?＝?ＪｌＳ?（Ｌ６）??（ｉ．７）??与磁通量类比，托卡马克中等离子体的电流也可用相同的方式表述。对电流密度??１在平面六１）。１进行积分，得到方程：??Ｉ?＝?Ｘｖｔｏｒ?】＿?ｄＡ?（１＿８）??３??
图１．３氘氚聚变
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evaluation of NBI absorption and fast ion stored energy to improve thermal energy confinement time calculation in EAST[J]. 顾翔,沈飙,钱金平,丁斯晔,杜红飞,孙有文,肖炳甲,吴斌,王进芳,黄娟,陈佳乐,李凯,李国强,陈大龙,陈树亮,吴木泉. Plasma Science and Technology. 2020(02)
[2]Fast parallel Grad–Shafranov solver for real-time equilibrium reconstruction in EAST tokamak using graphic processing unit[J]. 黄耀,肖炳甲,罗正平. Chinese Physics B. 2017(08)
[3]Current Status of ICRF Heating Experiments on EAST[J]. 张新军,赵燕平,毛玉周,袁帅,薛迪冶,汪磊,丁家义,秦成明,琚松青,程艳,王成浩,沈俊松,宋云涛,林毅君. Plasma Science and Technology. 2011(02)
本文编号：3146163
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