新能源的開發(fā)是解決現(xiàn)今能源危機的重要途徑,聚變能以高能量輸出、產(chǎn)物污染小、安全性高等特點成為當代研究的熱點。在過去的幾十年里,以磁約束聚變托卡馬克裝置實現(xiàn)聚變放電的方式逐漸成為聚變能研究人員研究的主要熱點之一,并且取得巨大進展。然而,還是有很多實際的、反應堆所面臨的聚變技術問題需要考慮,比如偏濾器的設計、超導磁體技術、負離子驅動源的完善等問題仍有待研究解決。為此,需要對托卡馬克裝置運行及控制進行仿真與實驗研究,并做進一步的控制反饋與物理研究。由于裝置內聚變的發(fā)生都是在等離子體的狀態(tài)下實現(xiàn)的,因此通過診斷等離子體的各項參數(shù)信息,對磁約束聚變裝置的完善、聚變技術問題的解決具有十分重要的意義。電荷交換復合光譜CXRS(Charge eXchange Recombination Spectroscopy)和束發(fā)射光譜診斷技術BES(Beam Emission Spectroscopy)是磁約束托卡馬克裝置中常用且有效的診斷方法。目前,CXRS主要用于測量裝置內等離子體的離子溫度、旋轉速度以及雜質離子的密度,BES可用于測量中性束能量成分比、等離子體磁場分布等重要參數(shù),也可用于研究等離子體密度、離子與電子溫度的漲落。本文基于核工業(yè)西南物理研究所的HL-2A托卡馬克裝置,對裝置上BES和CXRS診斷系統(tǒng)所采集的光譜信息進行成分擬合處理,結合相關原理,準確分離出各個譜線成分,并利用擬合結果完成中性束能量比、安全因子徑向分布、離子溫度、旋轉速度等重要參數(shù)的計算。此外,結合實驗條件,模擬出CXRS和BES的譜線結果并計算相關參數(shù),與實驗擬合結果進行對比,發(fā)現(xiàn)模擬結果與實驗結果基本一致,證明了模擬結果的準確性。該模擬程序可用于托卡馬克裝置的性能預測,模擬結果對托卡馬克裝置的優(yōu)化升級具有重要的參考價值。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TL631.24
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 能源危機與聚變能
    1.2 托卡馬克裝置
    1.3 內容安排
第二章 高溫等離子體的光譜輻射
    2.1 韌致輻射
    2.2 復合輻射
    2.3 線輻射
第三章 光譜診斷系統(tǒng)介紹
    3.1 BES診斷系統(tǒng)
    3.2 CXRS診斷系統(tǒng)
    3.3 模擬程序介紹
第四章 束發(fā)射譜的實驗與模擬結果
    4.1 實驗光譜處理
    4.2 實驗結果分析
        4.2.1 中性束各個能量成分比
        4.2.2 安全因子徑向分布
    4.3 BES模擬結果分析
第五章 電荷交換譜的實驗與模擬結果
    5.1 實驗光譜處理
    5.2 實驗結果分析
        5.2.1 離子溫度
        5.2.2 環(huán)向旋轉速度
    5.3 CXRS模擬結果分析
第六章 總結與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果

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本文編號：2882476