發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 08:38

　　 托卡馬克中,環(huán)向磁場(chǎng)紋波、磁島結(jié)構(gòu)和外加磁擾動(dòng)等都會(huì)破壞磁場(chǎng)的環(huán)向?qū)ΨQ性從而引起三維磁場(chǎng)效應(yīng)。已有研究表明,三維磁場(chǎng)效應(yīng)會(huì)對(duì)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(jī)制尚沒(méi)有統(tǒng)一結(jié)論。因此,深入研究三維磁場(chǎng)效應(yīng)對(duì)等離子體的影響對(duì)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(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)三維磁場(chǎng)下邊界等離子體的湍流輸運(yùn)展開(kāi)了實(shí)驗(yàn)研究。首先,為滿足實(shí)驗(yàn)的診斷需求,本文建立了一套限制器靶板靜電測(cè)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(cè)系統(tǒng)兩個(gè)部分。探針陣列是一個(gè)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(cè)量等離子體參數(shù)。限制器電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由5個(gè)霍爾傳感器組成,分別用于監(jiān)測(cè)可移動(dòng)限制器和南北真空室壁的電流。其次,本文重點(diǎn)研究了兩種三維磁場(chǎng)位形下的湍流輸運(yùn):等離子體自發(fā)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)磁島和外加靜態(tài)擾動(dòng)磁場(chǎng)(RMP)。結(jié)果顯示,芯部2/1動(dòng)態(tài)磁島會(huì)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(dòng)在徑向上有一定的移相現(xiàn)象,表明除了邊界磁拓?fù)涞挠绊?受磁島調(diào)制的湍流輸運(yùn)可能也會(huì)影響邊界的靜電擾動(dòng)。外加3/1靜態(tài)RMP的實(shí)驗(yàn)表明,RMP電流的幅度和相位都對(duì)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(huì)明顯增強(qiáng),同時(shí)該局部的輸運(yùn)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(shí),磁島附近的湍流會(huì)有很大變化:湍流的主要成分會(huì)由高頻變成低頻,帶狀流和測(cè)地聲模會(huì)被抑制,同時(shí)阿爾芬本征模相關(guān)模被激發(fā)。另外,對(duì)比X點(diǎn)和O點(diǎn)附近的靜電漲落發(fā)現(xiàn),湍流主要集中在X點(diǎn)。同時(shí)輸運(yùn)水平也是如此,X點(diǎn)的粒子通量遠(yuǎn)大于O點(diǎn),且主要分布在磁島分界面內(nèi)側(cè)。該實(shí)驗(yàn)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(jí)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(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)聚變等離子體進(jìn)行約束，追求長(zhǎng)時(shí)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(qiáng)激光束聚焦于高密度的等離子體靶丸，使其在極短時(shí)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(jìn)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(kāi)啟了磁約束聚變研究的它最大的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)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(rèn)為，托卡馬克是最有希望首先實(shí)現(xiàn)受控核聚變發(fā)電的路線，它已成為國(guó)際究的主流。目前世界上最大的托卡馬克裝置國(guó)際熱核試驗(yàn)堆 ITER 正在建設(shè)之成功運(yùn)行必將對(duì)等離子體科學(xué)以及聚變研究產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。

JET[39]、MAST[40]等裝置都發(fā)現(xiàn)當(dāng) ELM 被控制時(shí)，密度會(huì)明顯溫度上升（或下降），當(dāng)時(shí)認(rèn)為該現(xiàn)象是磁場(chǎng)隨機(jī)化引起的。因場(chǎng) Er被調(diào)制從而會(huì)在徑向上產(chǎn)生帶電粒子流，影響邊界等離也可以用來(lái)解釋 TEXTOR 上的實(shí)驗(yàn)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(yùn)實(shí)質(zhì)上是由 RMP 的共振效應(yīng)造成的[45]。后來(lái)實(shí)驗(yàn)又顯示產(chǎn)生屏蔽電流，對(duì)磁拓?fù)溥M(jìn)行修正[46]，因此等離子對(duì) RMP 的上述的研究側(cè)重點(diǎn)都是RMP引起的宏觀方面的粒子輸運(yùn)，下面觀粒子輸運(yùn)。RMP 對(duì)湍流有很強(qiáng)的作用并會(huì)改變邊界徑向電反方向增加[48-53]。靜電湍流的強(qiáng)度和性質(zhì)受 RMP 影響都會(huì)被子通量分布的改變[49]。實(shí)驗(yàn)還觀測(cè)到測(cè)地聲模（GAM）會(huì)隨著升其特征頻率 fGAM或被抑制[15, 54, 55]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果[55]和理論研究與環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)有很明顯的依賴關(guān)系（見(jiàn)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(dòng)，再通過(guò)等散延伸到等離子體區(qū)[57]。很多裝置上都開(kāi)展了這方面的都有不同程度的減小甚至接近零[58, 59]，同時(shí)也有結(jié)果表體會(huì)改變方向朝著等離子體電流（Co-Ip）方向加速[60, 61
【參考文獻(xiàn)】

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(dòng)等離子體轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)的偏壓調(diào)制實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2887293