發(fā)布時間：2020-11-17 08:38

　　 托卡馬克中,環(huán)向磁場紋波、磁島結(jié)構(gòu)和外加磁擾動等都會破壞磁場的環(huán)向?qū)ΨQ性從而引起三維磁場效應(yīng)。已有研究表明,三維磁場效應(yīng)會對托卡馬克等離子體的約束性能產(chǎn)生很大影響,但其物理機制尚沒有統(tǒng)一結(jié)論。因此,深入研究三維磁場效應(yīng)對等離子體的影響對提升托卡馬克的約束性能有著重要意義。本文以J-TEXT托卡馬克裝置為實驗平臺,對三維磁場下邊界等離子體的湍流輸運展開了實驗研究。首先,為滿足實驗的診斷需求,本文建立了一套限制器靶板靜電測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括限制器極向朗繆爾探針陣列和限制器電流監(jiān)測系統(tǒng)兩個部分。探針陣列是一個矩形陣列,由54根鑲嵌在限制器石墨瓦中的探針組成,用于測量等離子體參數(shù)。限制器電流監(jiān)測系統(tǒng)由5個霍爾傳感器組成,分別用于監(jiān)測可移動限制器和南北真空室壁的電流。其次,本文重點研究了兩種三維磁場位形下的湍流輸運:等離子體自發(fā)產(chǎn)生的動態(tài)磁島和外加靜態(tài)擾動磁場(RMP)。結(jié)果顯示,芯部2/1動態(tài)磁島會調(diào)制邊界的靜電漲落,使之具有與磁島相同的空間模式。靜電擾動在徑向上有一定的移相現(xiàn)象,表明除了邊界磁拓撲的影響,受磁島調(diào)制的湍流輸運可能也會影響邊界的靜電擾動。外加3/1靜態(tài)RMP的實驗表明,RMP電流的幅度和相位都對邊界等離子體靜電湍流有很大影響。當(dāng)施加2kA RMP電流,共振面附近的湍流會明顯增強,同時該局部的輸運水平也相應(yīng)增加。當(dāng)RMP電流增大(3/4kA)至穿透形成靜態(tài)3/1磁島時,磁島附近的湍流會有很大變化:湍流的主要成分會由高頻變成低頻,帶狀流和測地聲模會被抑制,同時阿爾芬本征模相關(guān)模被激發(fā)。另外,對比X點和O點附近的靜電漲落發(fā)現(xiàn),湍流主要集中在X點。同時輸運水平也是如此,X點的粒子通量遠大于O點,且主要分布在磁島分界面內(nèi)側(cè)。該實驗表明邊界磁島可以作為改善邊界約束的一種手段。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TL631.24
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文強磁場對聚變等離子體進行約束，追求長時間、高密度核聚變反應(yīng)的方式平穩(wěn)量；慣性約束聚變則以強激光束聚焦于高密度的等離子體靶丸，使其在極短時引爆從而脈沖式地釋放能量。雖然這兩種途徑的研究都取得了巨大進展，但要現(xiàn)聚變反應(yīng)和聚變能應(yīng)用仍有一定困難，二者目前在物理原理及工程技術(shù)方面著許多亟需解決的重大難題。托卡馬克裝置的出現(xiàn)開啟了磁約束聚變研究的它最大的優(yōu)點就是對核聚變反應(yīng)物（等離子體）有很好的約束能力�，F(xiàn)階段的遍認為，托卡馬克是最有希望首先實現(xiàn)受控核聚變發(fā)電的路線，它已成為國際究的主流。目前世界上最大的托卡馬克裝置國際熱核試驗堆 ITER 正在建設(shè)之成功運行必將對等離子體科學(xué)以及聚變研究產(chǎn)生重大而深遠的影響。

JET[39]、MAST[40]等裝置都發(fā)現(xiàn)當(dāng) ELM 被控制時，密度會明顯溫度上升（或下降），當(dāng)時認為該現(xiàn)象是磁場隨機化引起的。因場 Er被調(diào)制從而會在徑向上產(chǎn)生帶電粒子流，影響邊界等離也可以用來解釋 TEXTOR 上的實驗結(jié)果，即在低約束模（L-m既可能引起密度上升也可能引起密度下降[42-44]。深入的研究表明輸運實質(zhì)上是由 RMP 的共振效應(yīng)造成的[45]。后來實驗又顯示產(chǎn)生屏蔽電流，對磁拓撲進行修正[46]，因此等離子對 RMP 的上述的研究側(cè)重點都是RMP引起的宏觀方面的粒子輸運，下面觀粒子輸運。RMP 對湍流有很強的作用并會改變邊界徑向電反方向增加[48-53]。靜電湍流的強度和性質(zhì)受 RMP 影響都會被子通量分布的改變[49]。實驗還觀測到測地聲模（GAM）會隨著升其特征頻率 fGAM或被抑制[15, 54, 55]，實驗結(jié)果[55]和理論研究與環(huán)向轉(zhuǎn)動有很明顯的依賴關(guān)系（見圖 1-2）。

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 形成電磁力矩，從而改變有理面附近的轉(zhuǎn)動，再通過等散延伸到等離子體區(qū)[57]。很多裝置上都開展了這方面的都有不同程度的減小甚至接近零[58, 59]，同時也有結(jié)果表體會改變方向朝著等離子體電流（Co-Ip）方向加速[60, 61
【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉海;J-TEXT托卡馬克上偏壓電極驅(qū)動等離子體轉(zhuǎn)動的特性研究[D];華中科技大學(xué);2017年

2 孫岳;J-TEXT邊界等離子體環(huán)向轉(zhuǎn)動的偏壓調(diào)制實驗研究[D];華中科技大學(xué);2015年

本文編號：2887293