EAST共振磁扰动下高能离子损失及其物理机制研究
发布时间：2024-03-21 03:16
高能离子的充分约束,无论是对现今装置的运行还是对未来聚变的成功,都至关重要。共振磁扰动(RMP)的使用,可能会威胁这些离子的约束。但另一方面,RMP将来也可能是一种用于高能离子相空间分布操控的手段。本文通过数值模拟方式研究EAST装置上RMP对高能离子损失的影响并揭示损失机制。对这些机制的充分理解不仅有助于避免RMP对快离子约束的负面影响,还有助于探索利用RMP实现快离子相空间分布操控的可行性。本文的主要工作包含以下几个方面:一、揭示了边带共振效应在RMP下快离子漂移岛形成中的关键作用。过去,很多观点认为,RMP对磁场拓扑的破坏是影响通行离子损失的主要原因。我们的结论否定这一观点。对于一个高能通行离子来说,其轨道的拓扑与背景磁场拓扑结构完全不同。利用调节RMP傅立叶谱型的方式,我们首次系统地比较了主共振和边带共振在漂移岛形成中的贡献。结果发现,当一个岛链越是靠近等离子体边界时,边带共振在其中的作用就更加主导。此外,在考虑了等离子体响应后,边带共振的贡献变得更加主导。尤其,在一个高比压平衡下,响应场下边界漂移岛的宽度与真空场水平相当,这也解释了为什么响应场下损失份额仍然很高。总之,尽管包...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 能源及其现状
1.2 可控核聚变与托卡马克装置
1.3 托卡马克中高能离子的约束
1.4 本论文内容与结构
第2章 三维场下快离子损失研究综述
2.1 RMP下高能离子约束的研究进展及前景
2.1.1 RMP对快离子约束的影响
2.1.2 RMP用于相空间操控
2.2 其它三维扰动场下快离子损失研究回顾
2.2.1 阿尔芬波下的共振损失以及channel机制
2.2.2 鱼骨模下共振和非共振损失
2.2.3 新经典撕裂模下的损失
2.2.4 分数阶共振
2.2.5 波纹场下的损失通道
2.3 总结
第3章 数值程序开发与验证
3.1 基于导心运动的模拟程序
3.1.1 导心运动方程
3.1.2 运动学常量以及三维场的影响
3.1.3 轨道拓扑
3.1.4 导心碰撞算符
3.2 基于全轨道的模拟程序
3.2.1 运动方程以及求解算法
3.2.2 外场处理
3.2.3 全轨道碰撞算符
3.2.4 粒子的边界
3.3 中性束沉积计算
3.3.1 几何信息
3.3.2 束衰减模型
3.3.3 电离截面的选取
3.4 小结
第4章 RMP中的共振和非共振分量对通行快离子约束的影响
4.1 引言
4.2 扰动模型与RMP谱型
4.2.1 扰动场模型
4.2.2 RMP谱型
4.3 RMP下漂移相岛结构及其相关性质
4.3.1 共振与漂移相岛
4.3.2 主共振与边带共振
4.3.3 真空场下两种共振的比较
4.3.4 谱型径向分布的影响
4.4 不同比压下等离子体响应的影响
4.4.1 两种不同比压的平衡
4.4.2 两种平衡下响应在快离子损失中的角色
4.4.3 低比压平衡下响应对漂移相岛的影响
4.4.4 高比压平衡下响应对漂移相岛的影响
4.4.5 边带共振在通行离子损失中的角色
4.5 总结与讨论
第5章 RMP下共振效应对高能俘获离子损失的影响
5.1 引言
5.2 程序模型和参数
5.3 RMP下俘获粒子的共振行为
5.4 RMP下俘获粒子损失及相关共振机制
5.4.1 n=1和n=2 RMP下损失的比较
5.4.2 n=2RMP下边界共振损失
5.4.3 n=1 RMP下的近俘获随机损失
5.4.4 两种损失的性质比较
5.5 总结与讨论
第6章 基于全轨道模拟的RMP下快离子损失的数值研究
6.1 引言
6.2 程序模型
6.3 模拟结果
6.3.1 NBI快离子的初始分布
6.3.2 RMP下快离子损失的空间分布及分类
6.3.3 RMP真空谱型效应对损失份额的影响
6.3.4 由相空间损失看共振机制
6.3.5 等离子体响应对损失份额的影响
6.4 总结与讨论
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 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
本文编号：3933743
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 能源及其现状
1.2 可控核聚变与托卡马克装置
1.3 托卡马克中高能离子的约束
1.4 本论文内容与结构
第2章 三维场下快离子损失研究综述
2.1 RMP下高能离子约束的研究进展及前景
2.1.1 RMP对快离子约束的影响
2.1.2 RMP用于相空间操控
2.2 其它三维扰动场下快离子损失研究回顾
2.2.1 阿尔芬波下的共振损失以及channel机制
2.2.2 鱼骨模下共振和非共振损失
2.2.3 新经典撕裂模下的损失
2.2.4 分数阶共振
2.2.5 波纹场下的损失通道
2.3 总结
第3章 数值程序开发与验证
3.1 基于导心运动的模拟程序
3.1.1 导心运动方程
3.1.2 运动学常量以及三维场的影响
3.1.3 轨道拓扑
3.1.4 导心碰撞算符
3.2 基于全轨道的模拟程序
3.2.1 运动方程以及求解算法
3.2.2 外场处理
3.2.3 全轨道碰撞算符
3.2.4 粒子的边界
3.3 中性束沉积计算
3.3.1 几何信息
3.3.2 束衰减模型
3.3.3 电离截面的选取
3.4 小结
第4章 RMP中的共振和非共振分量对通行快离子约束的影响
4.1 引言
4.2 扰动模型与RMP谱型
4.2.1 扰动场模型
4.2.2 RMP谱型
4.3 RMP下漂移相岛结构及其相关性质
4.3.1 共振与漂移相岛
4.3.2 主共振与边带共振
4.3.3 真空场下两种共振的比较
4.3.4 谱型径向分布的影响
4.4 不同比压下等离子体响应的影响
4.4.1 两种不同比压的平衡
4.4.2 两种平衡下响应在快离子损失中的角色
4.4.3 低比压平衡下响应对漂移相岛的影响
4.4.4 高比压平衡下响应对漂移相岛的影响
4.4.5 边带共振在通行离子损失中的角色
4.5 总结与讨论
第5章 RMP下共振效应对高能俘获离子损失的影响
5.1 引言
5.2 程序模型和参数
5.3 RMP下俘获粒子的共振行为
5.4 RMP下俘获粒子损失及相关共振机制
5.4.1 n=1和n=2 RMP下损失的比较
5.4.2 n=2RMP下边界共振损失
5.4.3 n=1 RMP下的近俘获随机损失
5.4.4 两种损失的性质比较
5.5 总结与讨论
第6章 基于全轨道模拟的RMP下快离子损失的数值研究
6.1 引言
6.2 程序模型
6.3 模拟结果
6.3.1 NBI快离子的初始分布
6.3.2 RMP下快离子损失的空间分布及分类
6.3.3 RMP真空谱型效应对损失份额的影响
6.3.4 由相空间损失看共振机制
6.3.5 等离子体响应对损失份额的影响
6.4 总结与讨论
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 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
本文编号：3933743
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3933743.html