HL-2A裝置中高能量粒子驅(qū)動的非線性不穩(wěn)定行為研究
發(fā)布時間：2020-12-03 04:39
研究磁約束聚變裝置中高能量粒子驅(qū)動的非線性不穩(wěn)定行為對探索熱核聚變反應(yīng)堆十分重要。一方面,它們被認為是理想的能量傳輸通道,將能量與動量從高能量粒子向熱等離子體傳遞。由于未來燃燒等離子體芯部溫度、密度較高,目前的等離子體診斷技術(shù)將受到嚴重制約,通過分析不穩(wěn)定行為特征可獲取芯部等離子體信息。另一方面,不穩(wěn)定行為可能對高能量粒子進行再分布:將大量的高能量粒子從等離子體芯部驅(qū)至邊緣,降低了裝置等離子體約束能力,巨大的能量損失也可能嚴重破壞裝置第一壁。本文中,對HL-2A裝置高能量粒子驅(qū)動的非線性不穩(wěn)定行為研究主要包括具有頻率啁啾行為（Chirping,指不穩(wěn)定性模出現(xiàn)周期性快掃頻的現(xiàn)象,其持續(xù)過程一般為～ms量級）的特征阿爾芬模（Alfven Eigenmodes,AEs）以及模-模耦合（Mode-mode coupling）不穩(wěn)定性。Berk和Breizman等人的研究表明,頻率啁啾行為與相空間hole-clump對運動有關(guān)。利用Mirnov探針信號進行頻譜分析,結(jié)合等離子體背景參數(shù),對比具有對稱、向下掃頻啁啾行為的β阿爾芬本征模（β-induced AEs,BAEs）與環(huán)效應(yīng)阿爾芬本征模（...
【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：123 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
HL-2A繃紐實物圈
？５．５）?ｘ?１０１９ｍ＇電子溫度Ｔｅ最高可達到５?ｋｅＶ，離子溫度Ｔｊ最高可達到２．８?ｋｅＶ，??邊界安全因子＝３．３？５。??＿??圖１．２ＨＬ－２Ａ裝置實物圖??ｔ！只―，??ｆｔ＃??ｒ?？??圖１．３?ＨＬ－２Ａ裝置截面圖：（１－３）多極場線圈１－３：?（４）真空室：（５）環(huán)向場線圈；（６）歐??姆變壓器線圈；（７）等離子體??傳統(tǒng)的歐姆電阻加熱方式利用電流的焦耳熱。根據(jù)歐姆定律，加熱功率密度：??Ｐ?＝?Ｔ］ｊ２?（１．４）??４??
溫度的升高而下降，加熱效率顯著降低。因此，單純依賴歐姆加熱難以達到聚變??點火溫度（１０?ｋｅＶ），需引入輔助加熱系統(tǒng)。??ＨＬ－２Ａ裝置輔助加熱系統(tǒng)分布見圖１．４，主要包括：兩套同向中性束注入加??熱系統(tǒng)，電子回旋共振加熱系統(tǒng)和低雜波電流驅(qū)動。輔助加熱系統(tǒng)是托卡馬克裝??置中高能量粒子的另一個重要來源，為高能量粒激發(fā)的非線性不穩(wěn)定行為物理??研究創(chuàng)造了必要的條件。??ｒｒ＾ｒｉ?°?｜?議謂丨｜￣Ｍ＾??Ｉ?ａｒｒａｙｓ?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｃｏｉｌｓ??ＮＢＩ．ＳＯｋｅＶ?｜＼?Ｊｆ＼?—Ｉ????Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ??ＥＣＲＨ?Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ?ｍａｔｒｉｘ??Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｌｒｙ????Ｉ?＾?Ａ?＾?Ｉ?ａｎｄ?Ｄｏｐｐｌｅｒ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ??Ｂｕｎｄｌｅ?ＦＣ?ＥＣＥ／ＥＣＥ，??ＩＨＣＰ?ＣｄＴｅ?ｄｅｔｅｃｔｏｒ?ａｒｒａｙ??ｈＣＲ?ｌ?ｎｐａ＾Ｉ?＂￣?ＬｉｉＢ」：５，ｖ－??圖１．４?ＨＬ－２Ａ裝置加熱系統(tǒng)及診斷系統(tǒng)分布圖??１．１．３等離子體加熱??具有大功率加熱條件的磁約束聚變裝置中，等離子體不僅包括滿足麥克斯韋??分布的熱電子和熱離子，還存在少量的高能量粒子：聚變反應(yīng)產(chǎn)生的帶電《粒??子，中性束注入與離子回旋共振加熱產(chǎn)生的高能量離子，電子回旋共振加熱與低??雜波加熱產(chǎn)生的高能量電子。??托卡馬克等離子體中
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Experimental observation of reverse-sheared Alfvén eigenmodes（RSAEs） in ELMy H-mode plasma on the EAST tokamak[J]. 張濤,劉海慶,李國強,曾龍,楊曜,明廷鳳,高翔,連輝,李凱,劉永,李穎穎,石同輝,韓翔. Plasma Science and Technology. 2018(11)
[2]Multichannel Microwave Interferometer for Simultaneous Measurement of Electron Density and its Fluctuation on HL-2A Tokamak[J]. 施培萬,石中兵,陳偉,鐘武律,楊曾辰,蔣敏,張博宇,李永高,于利明,劉澤田,丁玄同. Plasma Science and Technology. 2016(07)
[3]Alfvén Instabilities Excited by Energetic Particles in a Parameter Regime Similar to EAST Operation[J]. 王軍,胡純棟,胡雙輝,吳斌,丁斯曄. Plasma Science and Technology. 2013(08)
本文編號：2896006
【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：123 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
HL-2A繃紐實物圈
？５．５）?ｘ?１０１９ｍ＇電子溫度Ｔｅ最高可達到５?ｋｅＶ，離子溫度Ｔｊ最高可達到２．８?ｋｅＶ，??邊界安全因子＝３．３？５。??＿??圖１．２ＨＬ－２Ａ裝置實物圖??ｔ！只―，??ｆｔ＃??ｒ?？??圖１．３?ＨＬ－２Ａ裝置截面圖：（１－３）多極場線圈１－３：?（４）真空室：（５）環(huán)向場線圈；（６）歐??姆變壓器線圈；（７）等離子體??傳統(tǒng)的歐姆電阻加熱方式利用電流的焦耳熱。根據(jù)歐姆定律，加熱功率密度：??Ｐ?＝?Ｔ］ｊ２?（１．４）??４??
溫度的升高而下降，加熱效率顯著降低。因此，單純依賴歐姆加熱難以達到聚變??點火溫度（１０?ｋｅＶ），需引入輔助加熱系統(tǒng)。??ＨＬ－２Ａ裝置輔助加熱系統(tǒng)分布見圖１．４，主要包括：兩套同向中性束注入加??熱系統(tǒng)，電子回旋共振加熱系統(tǒng)和低雜波電流驅(qū)動。輔助加熱系統(tǒng)是托卡馬克裝??置中高能量粒子的另一個重要來源，為高能量粒激發(fā)的非線性不穩(wěn)定行為物理??研究創(chuàng)造了必要的條件。??ｒｒ＾ｒｉ?°?｜?議謂丨｜￣Ｍ＾??Ｉ?ａｒｒａｙｓ?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｃｏｉｌｓ??ＮＢＩ．ＳＯｋｅＶ?｜＼?Ｊｆ＼?—Ｉ????Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ??ＥＣＲＨ?Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ?ｍａｔｒｉｘ??Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｌｒｙ????Ｉ?＾?Ａ?＾?Ｉ?ａｎｄ?Ｄｏｐｐｌｅｒ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ??Ｂｕｎｄｌｅ?ＦＣ?ＥＣＥ／ＥＣＥ，??ＩＨＣＰ?ＣｄＴｅ?ｄｅｔｅｃｔｏｒ?ａｒｒａｙ??ｈＣＲ?ｌ?ｎｐａ＾Ｉ?＂￣?ＬｉｉＢ」：５，ｖ－??圖１．４?ＨＬ－２Ａ裝置加熱系統(tǒng)及診斷系統(tǒng)分布圖??１．１．３等離子體加熱??具有大功率加熱條件的磁約束聚變裝置中，等離子體不僅包括滿足麥克斯韋??分布的熱電子和熱離子，還存在少量的高能量粒子：聚變反應(yīng)產(chǎn)生的帶電《粒??子，中性束注入與離子回旋共振加熱產(chǎn)生的高能量離子，電子回旋共振加熱與低??雜波加熱產(chǎn)生的高能量電子。??托卡馬克等離子體中
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Experimental observation of reverse-sheared Alfvén eigenmodes（RSAEs） in ELMy H-mode plasma on the EAST tokamak[J]. 張濤,劉海慶,李國強,曾龍,楊曜,明廷鳳,高翔,連輝,李凱,劉永,李穎穎,石同輝,韓翔. Plasma Science and Technology. 2018(11)
[2]Multichannel Microwave Interferometer for Simultaneous Measurement of Electron Density and its Fluctuation on HL-2A Tokamak[J]. 施培萬,石中兵,陳偉,鐘武律,楊曾辰,蔣敏,張博宇,李永高,于利明,劉澤田,丁玄同. Plasma Science and Technology. 2016(07)
[3]Alfvén Instabilities Excited by Energetic Particles in a Parameter Regime Similar to EAST Operation[J]. 王軍,胡純棟,胡雙輝,吳斌,丁斯曄. Plasma Science and Technology. 2013(08)
本文編號：2896006
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