HL-2A装置中高能量粒子驱动的非线性不稳定行为研究
发布时间：2020-12-03 04:39
研究磁约束聚变装置中高能量粒子驱动的非线性不稳定行为对探索热核聚变反应堆十分重要。一方面,它们被认为是理想的能量传输通道,将能量与动量从高能量粒子向热等离子体传递。由于未来燃烧等离子体芯部温度、密度较高,目前的等离子体诊断技术将受到严重制约,通过分析不稳定行为特征可获取芯部等离子体信息。另一方面,不稳定行为可能对高能量粒子进行再分布:将大量的高能量粒子从等离子体芯部驱至边缘,降低了装置等离子体约束能力,巨大的能量损失也可能严重破坏装置第一壁。本文中,对HL-2A装置高能量粒子驱动的非线性不稳定行为研究主要包括具有频率啁啾行为（Chirping,指不稳定性模出现周期性快扫频的现象,其持续过程一般为～ms量级）的特征阿尔芬模（Alfven Eigenmodes,AEs）以及模-模耦合（Mode-mode coupling）不稳定性。Berk和Breizman等人的研究表明,频率啁啾行为与相空间hole-clump对运动有关。利用Mirnov探针信号进行频谱分析,结合等离子体背景参数,对比具有对称、向下扫频啁啾行为的β阿尔芬本征模（β-induced AEs,BAEs）与环效应阿尔芬本征模（...
【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】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
HL-2A绷纽实物圈
？５．５）?ｘ?１０１９ｍ＇电子温度Ｔｅ最高可达到５?ｋｅＶ，离子温度Ｔｊ最高可达到２．８?ｋｅＶ，??边界安全因子＝３．３？５。??＿??图１．２ＨＬ－２Ａ装置实物图??ｔ！只―，??ｆｔ＃??ｒ?？??图１．３?ＨＬ－２Ａ装置截面图：（１－３）多极场线圈１－３：?（４）真空室：（５）环向场线圈；（６）欧??姆变压器线圈；（７）等离子体??传统的欧姆电阻加热方式利用电流的焦耳热。根据欧姆定律，加热功率密度：??Ｐ?＝?Ｔ］ｊ２?（１．４）??４??
温度的升高而下降，加热效率显著降低。因此，单纯依赖欧姆加热难以达到聚变??点火温度（１０?ｋｅＶ），需引入辅助加热系统。??ＨＬ－２Ａ装置辅助加热系统分布见图１．４，主要包括：两套同向中性束注入加??热系统，电子回旋共振加热系统和低杂波电流驱动。辅助加热系统是托卡马克装??置中高能量粒子的另一个重要来源，为高能量粒激发的非线性不稳定行为物理??研究创造了必要的条件。??ｒｒ＾ｒｉ?°?｜?議谓丨｜￣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－??图１．４?ＨＬ－２Ａ装置加热系统及诊断系统分布图??１．１．３等离子体加热??具有大功率加热条件的磁约束聚变装置中，等离子体不仅包括满足麦克斯韦??分布的热电子和热离子，还存在少量的高能量粒子：聚变反应产生的带电《粒??子，中性束注入与离子回旋共振加热产生的高能量离子，电子回旋共振加热与低??杂波加热产生的高能量电子。??托卡马克等离子体中
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental observation of reverse-sheared Alfvén eigenmodes（RSAEs） in ELMy H-mode plasma on the EAST tokamak[J]. 张涛,刘海庆,李国强,曾龙,杨曜,明廷凤,高翔,连辉,李凯,刘永,李颖颖,石同辉,韩翔. Plasma Science and Technology. 2018(11)
[2]Multichannel Microwave Interferometer for Simultaneous Measurement of Electron Density and its Fluctuation on HL-2A Tokamak[J]. 施培万,石中兵,陈伟,钟武律,杨曾辰,蒋敏,张博宇,李永高,于利明,刘泽田,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]. 王军,胡纯栋,胡双辉,吴斌,丁斯晔. Plasma Science and Technology. 2013(08)
本文编号：2896006
【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】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
HL-2A绷纽实物圈
？５．５）?ｘ?１０１９ｍ＇电子温度Ｔｅ最高可达到５?ｋｅＶ，离子温度Ｔｊ最高可达到２．８?ｋｅＶ，??边界安全因子＝３．３？５。??＿??图１．２ＨＬ－２Ａ装置实物图??ｔ！只―，??ｆｔ＃??ｒ?？??图１．３?ＨＬ－２Ａ装置截面图：（１－３）多极场线圈１－３：?（４）真空室：（５）环向场线圈；（６）欧??姆变压器线圈；（７）等离子体??传统的欧姆电阻加热方式利用电流的焦耳热。根据欧姆定律，加热功率密度：??Ｐ?＝?Ｔ］ｊ２?（１．４）??４??
温度的升高而下降，加热效率显著降低。因此，单纯依赖欧姆加热难以达到聚变??点火温度（１０?ｋｅＶ），需引入辅助加热系统。??ＨＬ－２Ａ装置辅助加热系统分布见图１．４，主要包括：两套同向中性束注入加??热系统，电子回旋共振加热系统和低杂波电流驱动。辅助加热系统是托卡马克装??置中高能量粒子的另一个重要来源，为高能量粒激发的非线性不稳定行为物理??研究创造了必要的条件。??ｒｒ＾ｒｉ?°?｜?議谓丨｜￣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－??图１．４?ＨＬ－２Ａ装置加热系统及诊断系统分布图??１．１．３等离子体加热??具有大功率加热条件的磁约束聚变装置中，等离子体不仅包括满足麦克斯韦??分布的热电子和热离子，还存在少量的高能量粒子：聚变反应产生的带电《粒??子，中性束注入与离子回旋共振加热产生的高能量离子，电子回旋共振加热与低??杂波加热产生的高能量电子。??托卡马克等离子体中
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental observation of reverse-sheared Alfvén eigenmodes（RSAEs） in ELMy H-mode plasma on the EAST tokamak[J]. 张涛,刘海庆,李国强,曾龙,杨曜,明廷凤,高翔,连辉,李凯,刘永,李颖颖,石同辉,韩翔. Plasma Science and Technology. 2018(11)
[2]Multichannel Microwave Interferometer for Simultaneous Measurement of Electron Density and its Fluctuation on HL-2A Tokamak[J]. 施培万,石中兵,陈伟,钟武律,杨曾辰,蒋敏,张博宇,李永高,于利明,刘泽田,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]. 王军,胡纯栋,胡双辉,吴斌,丁斯晔. Plasma Science and Technology. 2013(08)
本文编号：2896006
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