EAST高归一化比压放电条件下偏滤器等离子体行为的实验研究
发布时间：2021-05-14 19:44
为了达到可控核聚变的点火条件,托卡马克需要很高的等离子体温度,密度和聚变增益。在一定条件下,聚变增益与等离子体的归一化比压（简称βN）成正比。因此,在托卡马克中实现高βN（βN>1.5）等离子体放电对未来ITER的高参数运行具有重要参考意义。国内外的专家学者们研究了很多种实验方法用以提高等离子体的βN,主要是通过优化控制芯部的输运、利用内部输运垒（Internal trasport barrier,ITB）的形成以及提高自举电流份额等三种手段实现高βN放电。EAST托卡马克上的实验研究发现,维持高βN等离子体放电需要持续注入稳定的高辅助加热功率、有效控制芯部杂质聚集以及对ITB进行维持等条件。在托卡马克长脉冲高功率高βN等离子体运行过程中,芯部的高性能等离子体排出的大量热和粒子将穿过闭合磁面,沿开放的磁力线最终到达装置第一壁和偏滤器靶板。靶板的极高热负荷及其引起的等离子体与壁强烈相互作用是目前磁约束聚变装置及未来聚变堆稳态运行都需要面临的严峻挑战。因此,对高βN放电过程中偏滤器靶板上的热负荷进行评估是十分必要的。基于EAST上高βN放电数据库,本文主要研究了在高βN放电条件下不同...
【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】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 能源与核聚变
1.1.1 核聚变基本原理
1.1.2 磁约束聚变和托卡马克
1.1.3 ITER与CFETR
1.2 EAST托卡马克
1.2.1 EAST托卡马克介绍
1.2.2 EAST实验进展
1.3 偏滤器
1.3.1 偏滤器位形介绍
1.3.2 EAST偏滤器
1.3.3 偏滤器基本物理
1.4 高β_N放电
1.4.1 高β_N放电的优点
1.4.2 如何获得高β_N放电?
1.5 本论文的研究内容与意义
1.6 本章小结
第2章 高β_N放电的实验研究现状
2.1 高β_N放电研究意义
2.2 EAST装置高β_N实验进展
2.3 双输运垒的实验研究
2.3.1 内部输运垒
2.3.2 双输运垒剖面
2.4 台基区湍流与相干模的实验研究
2.4.1 台基区湍流
2.4.2 台基区湍流对SOL输运的影响
2.4.3 EAST相干模实验研究
2.5 本章小结
第3章 实验数据处理方法
3.1 EAST诊断系统概况
3.1.1 EAST诊断系统布局
3.1.2 高速真空紫外成像系统
3.1.3 EAST诊断系统测量的物理量
3.2 高βN实验数据分析涉及的主要诊断
3.2.1 密度和温度
3.2.2 等离子体储能
3.2.3 等离子体辐射测量
3.2.4 等离子体平衡位型
3.3 数据处理方法
3.3.1 具有ITB的剖面拟合
3.3.2 湍流数据处理
3.3.3 EAST偏滤器探针及其数据处理方法
3.4 本章小结
第4章 偏滤器靶板粒子通量对ITB动力学演化的响应
4.1 背景介绍
4.2 实验设置
4.3 ITB动力学演化过程
4.4 ITB演化期间的偏滤器等离子行为
4.5 实验结果讨论
4.6 本章小结
第5章 高βN条件下相干模对偏滤器等离子体行为影响的初步实验分析
5.1 背景介绍
5.2 实验设置
5.3 相干模幅度对粒子流分布的影响
5.4 相干模幅度对Inter-ELM和During ELM期间粒子流和热负荷的影响
5.5 相干模幅度对粒子流衰减宽度的影响
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study of double tearing mode on EAST tokamak[J]. 吴茗甫,刘子奚,张涛,钟富彬,李恭顺,向皓明,耿康宁,叶凯萱,黄佳,文斐,王嵎民,韩翔,张寿彪,刘海庆,李国强,庄革,高翔. Plasma Science and Technology. 2020(02)
[2]VUV信号强度与等离子体宏观参数相关性分析[J]. 龙飞飞,明廷凤,周凡,李凯,王智君,庄清,吴承瑞,王嵎民,黄娟,臧庆,张涛,刘海庆,高翔. 强激光与粒子束. 2018(04)
[3]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)
[4]Integrated Operating Scenario to Achieve 100-Second,High Electron Temperature Discharge on EAST[J]. 钱金平,龚先祖,万宝年,刘甫坤,王茂,徐旵东,胡纯栋,王亮,李二众,曾龙,提昂,沈飚,林士耀,邵林明,臧庆,刘海庆,张斌,孙有文,徐国盛,梁云峰,肖炳甲,胡立群,李建刚. Plasma Science and Technology. 2016(05)
[5]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[6]发展核电是比较理想的选择[J]. 健行. 环境. 2015(09)
[7]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明. 中国核电. 2009(03)
[8]First Engineering Commissioning of EAST Tokamak[J]. 万元熙,李建刚,翁佩德. Plasma Science and Technology. 2006(03)
[9]浅谈惯性约束核聚变[J]. 张杰. 物理. 1999(03)
博士论文
[1]EAST弯晶谱仪高性能升级及离子回旋波驱动旋转的实验研究[D]. 胡睿佶.中国科学技术大学 2019
[2]EAST边界台基湍流的实验研究[D]. 耿康宁.中国科学技术大学 2019
[3]托卡马克中磁场扰动引起的边界三维拓扑结构物理研究[D]. 贾曼妮.中国科学技术大学 2019
[4]EAST钨偏滤器探针诊断系统研制及靶板热流粒子流实验研究[D]. 许吉禅.中国科学技术大学 2019
[5]EAST托卡马克高约束模式下金属杂质行为研究[D]. 许棕.中国科学技术大学 2017
[6]托卡马克边缘等离子体带状流及其在L-H模转换过程中作用的实验研究[D]. 孔德峰.中国科学技术大学 2013
[7]托卡马克边缘等离子体中测地声模带状流的实验研究[D]. 兰涛.中国科学技术大学 2008
本文编号：3186221
【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】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 能源与核聚变
1.1.1 核聚变基本原理
1.1.2 磁约束聚变和托卡马克
1.1.3 ITER与CFETR
1.2 EAST托卡马克
1.2.1 EAST托卡马克介绍
1.2.2 EAST实验进展
1.3 偏滤器
1.3.1 偏滤器位形介绍
1.3.2 EAST偏滤器
1.3.3 偏滤器基本物理
1.4 高β_N放电
1.4.1 高β_N放电的优点
1.4.2 如何获得高β_N放电?
1.5 本论文的研究内容与意义
1.6 本章小结
第2章 高β_N放电的实验研究现状
2.1 高β_N放电研究意义
2.2 EAST装置高β_N实验进展
2.3 双输运垒的实验研究
2.3.1 内部输运垒
2.3.2 双输运垒剖面
2.4 台基区湍流与相干模的实验研究
2.4.1 台基区湍流
2.4.2 台基区湍流对SOL输运的影响
2.4.3 EAST相干模实验研究
2.5 本章小结
第3章 实验数据处理方法
3.1 EAST诊断系统概况
3.1.1 EAST诊断系统布局
3.1.2 高速真空紫外成像系统
3.1.3 EAST诊断系统测量的物理量
3.2 高βN实验数据分析涉及的主要诊断
3.2.1 密度和温度
3.2.2 等离子体储能
3.2.3 等离子体辐射测量
3.2.4 等离子体平衡位型
3.3 数据处理方法
3.3.1 具有ITB的剖面拟合
3.3.2 湍流数据处理
3.3.3 EAST偏滤器探针及其数据处理方法
3.4 本章小结
第4章 偏滤器靶板粒子通量对ITB动力学演化的响应
4.1 背景介绍
4.2 实验设置
4.3 ITB动力学演化过程
4.4 ITB演化期间的偏滤器等离子行为
4.5 实验结果讨论
4.6 本章小结
第5章 高βN条件下相干模对偏滤器等离子体行为影响的初步实验分析
5.1 背景介绍
5.2 实验设置
5.3 相干模幅度对粒子流分布的影响
5.4 相干模幅度对Inter-ELM和During ELM期间粒子流和热负荷的影响
5.5 相干模幅度对粒子流衰减宽度的影响
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study of double tearing mode on EAST tokamak[J]. 吴茗甫,刘子奚,张涛,钟富彬,李恭顺,向皓明,耿康宁,叶凯萱,黄佳,文斐,王嵎民,韩翔,张寿彪,刘海庆,李国强,庄革,高翔. Plasma Science and Technology. 2020(02)
[2]VUV信号强度与等离子体宏观参数相关性分析[J]. 龙飞飞,明廷凤,周凡,李凯,王智君,庄清,吴承瑞,王嵎民,黄娟,臧庆,张涛,刘海庆,高翔. 强激光与粒子束. 2018(04)
[3]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)
[4]Integrated Operating Scenario to Achieve 100-Second,High Electron Temperature Discharge on EAST[J]. 钱金平,龚先祖,万宝年,刘甫坤,王茂,徐旵东,胡纯栋,王亮,李二众,曾龙,提昂,沈飚,林士耀,邵林明,臧庆,刘海庆,张斌,孙有文,徐国盛,梁云峰,肖炳甲,胡立群,李建刚. Plasma Science and Technology. 2016(05)
[5]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[6]发展核电是比较理想的选择[J]. 健行. 环境. 2015(09)
[7]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明. 中国核电. 2009(03)
[8]First Engineering Commissioning of EAST Tokamak[J]. 万元熙,李建刚,翁佩德. Plasma Science and Technology. 2006(03)
[9]浅谈惯性约束核聚变[J]. 张杰. 物理. 1999(03)
博士论文
[1]EAST弯晶谱仪高性能升级及离子回旋波驱动旋转的实验研究[D]. 胡睿佶.中国科学技术大学 2019
[2]EAST边界台基湍流的实验研究[D]. 耿康宁.中国科学技术大学 2019
[3]托卡马克中磁场扰动引起的边界三维拓扑结构物理研究[D]. 贾曼妮.中国科学技术大学 2019
[4]EAST钨偏滤器探针诊断系统研制及靶板热流粒子流实验研究[D]. 许吉禅.中国科学技术大学 2019
[5]EAST托卡马克高约束模式下金属杂质行为研究[D]. 许棕.中国科学技术大学 2017
[6]托卡马克边缘等离子体带状流及其在L-H模转换过程中作用的实验研究[D]. 孔德峰.中国科学技术大学 2013
[7]托卡马克边缘等离子体中测地声模带状流的实验研究[D]. 兰涛.中国科学技术大学 2008
本文编号：3186221
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