EAST裝置上芯部多道多普勒反射計研制及增強約束運行模式（Ⅰ模）研究
發(fā)布時間：2020-12-12 17:01
多普勒反射計是一種具有高時間、波數(shù)分辨率的無損局域湍流診斷,能提供局域等離子體的極向旋轉(zhuǎn)、湍流密度漲落譜與垂直速度漲落譜。本論文主要工作是在東方超環(huán)（EAST）-G窗口設(shè)計、搭建、調(diào)試、測試了一套包含前端光路、微波電子學(xué)系統(tǒng)、控制與采集系統(tǒng)的完整W波段（75-110GHz）5道多普勒反射計系統(tǒng),并進行系統(tǒng)維護、實驗數(shù)據(jù)處理以及物理分析。此外,利用己有的8道V波段（50-75GHz）微波多普勒系統(tǒng)在EAST裝置上首次開展了增強約束運行模式（Ⅰ模,一種同時具有L模粒子約束特性和H模能量約束特性的等離子體運行模式）的物理研究。引言部分除介紹可控聚變研究現(xiàn)狀外,還對本論文的研究對象多普勒反射計進行了詳細的測量原理介紹,并對系統(tǒng)測量信號進行了詳細的成分分析;另一方面還總結(jié)了多普勒反射計數(shù)據(jù)分析中可能用到的各種數(shù)據(jù)處理方法。論文中我們結(jié)合東方超環(huán)（EAST）實驗需求、窗口實際情況在G窗口搭建了一套W波段（75-110GHz）多道多普勒反射計（DR,WDR）系統(tǒng)。文中詳細介紹W波段多普勒反射計系統(tǒng)（WDR）與相干電子回旋輻射（CECE）診斷共用的前端光路系統(tǒng)的設(shè)計,分為真空室外與真空室內(nèi)兩部分分別設(shè)...
【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)】：180 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．２聚變反應(yīng)截面與粒子溫度關(guān)系??２??
一??德??＾?＾?－３?０?ａ?４?＊?＾?－３?Ｃ?？?４?４??ｚ?（１０－３?ｃｍ）?ｚ｛１０＾３?ｃｍ）??圖１．３中心點火方案界面上的流體力學(xué)不穩(wěn)定性。摘自｜２］??１．１．２．磁約束聚變??磁約束聚變裝置［４］可分為兩大類：開口裝置和封閉裝置。開口裝置如磁鏡、??０箍縮等，由于粒子沿磁力線會很快損失，不能達到核聚變所需的約束時間，目??前僅作為等離子體物理基礎(chǔ)研宄工具。封閉裝置如Ｔｏｋａｍａｋ、反場箍縮、仿星??器等，則因為磁力線的周期性，粒子沿環(huán)向運動一個周期會回到同一位置附近，??粒子損失則需要粒子通過漂移、碰撞輸運湍流輸運等運動到主約束區(qū)以外，使??粒子約束時間增加好幾個量級。其中Ｔｏｋａｍａｋ與反場裝置是環(huán)形的二維磁位形??Ｓ?＝月Ｔ?＋否０，分別由縱場線圈與等離子體電流冬或縱場線圈、等離子體電流??與極向場線圈共同提供，仿星器則是由一組精心設(shè)計的縱場線圈提供的三維螺??旋扭曲磁場５?＝哀Ｔ?＋芳０?＋右ｒ，下面將分別介紹反場箍縮和仿星器，ｔｏｋａｍａｋ是??本論文的研宄平臺會在下節(jié)介紹。因等離子體約束性能與磁場密切相關(guān)，通常磁??場越強約束越好，為了表征磁約束聚變中的約束效率，引入了一個重要的等離子??體比壓參數(shù)＝?取極向場或縱場為參考，分別有馬＝?對??于輪胎樣的環(huán)形裝置我們定義了一個環(huán)徑比ｅ?＝?ｆ來描述其胖＾，其中Ｒ?ｉ大環(huán)??半徑，ｒ為小環(huán)半徑，傳統(tǒng)Ｔｏｋａｍａｋｅ？３?—５，ｅ＜１．５的馬克也稱為球馬克，因其??與傳統(tǒng)馬克有較大區(qū)別很多時候被單獨分類介紹，此處不再另外介紹。??１．反場箍縮??反場箍縮裝置始于英國ＺＡＴＡ，其特點為極向磁場與環(huán)向磁場強度相近，在??
第１章引?言??依賴于外界電流驅(qū)動，放電受歐姆線圈限制無法長期穩(wěn)態(tài)運行。由于其固有缺??點，反場裝置目前實現(xiàn)的等離子體溫度、密度遠達不到點火條件，目前也只作為??一個聚變候選裝置來開展研宄。目前國外有ＭＳＴ、ＲＦＸ等裝置，國內(nèi)有中國科??學(xué)技術(shù)大學(xué)的ＫＴＸ裝置，主要參數(shù)見表１．１。??Ｂｔ?Ｒｅｖｅｒｓｅｄ?－??圖１．４反場裝置磁位形??表１．１國內(nèi)外反場裝置主要參數(shù)??裝置名稱國家或地區(qū)大半徑／ｍ小半徑／ｍ等離子體電流／ＭＡ??ＭＳＴ?美國?１．５?０．５?０．８??Ｅｘｔｒａｐ?Ｔ２Ｒ?瑞典?０．２４?０．１８?１．０??ＲＦＸ?意大利?２．０?０．４７?２．０??ＲＥＬＡＸ?日本?０．５１?０．２５?０．１??ＫＴＸ?中國?］．４?０．４?０．５??２．仿星器??仿星器最早是美國人Ｌｙｍａｎ?ＳｐｉｔｚｅＰＩ發(fā)明的，在早期聚變界十分流行，其??特點為磁位形的形成與等離子體電流無關(guān)，可以沒有等離子體電流，螺旋磁力線??完全由外加線圈提供。仿星器設(shè)計方案多種多樣，目前較成熟方案主要有三種：??扭曲器、螺旋磁軸、模塊式，如圖１．５。扭曲器直接用一組繞大環(huán)一周的螺旋線??圈產(chǎn)生三維場；螺旋磁軸采用多個離軸的圓環(huán)形縱場線圈；模塊式是精心設(shè)計的??不規(guī)則線圈組成，每個線圈都獨立設(shè)計。因仿星器磁位形是周期扭曲的，定義了??兩個參數(shù)描述其磁位形，極向模數(shù)１與環(huán)向模數(shù)ｎ，可理解為磁力線繞大環(huán)一周??在極向和環(huán)向經(jīng)歷的完整周期數(shù)。仿星器優(yōu)點是無需電流驅(qū)動，無等離子體電??６??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Realization of minute-long steady-state H-mode discharges on EAST[J]. 龔先祖,萬寶年,李建剛,錢金平,李二眾,劉甫坤,趙燕平,王茂,徐旵東,A M GAROFALO,Annika EKEDAH,丁斯曄,黃娟,張凌,臧慶,劉海慶,曾龍,林士耀,沈飆,張斌,邵林明,肖炳甲,胡建生,胡純棟,胡立群,王亮,孫有文,徐國盛,梁云峰,項農(nóng). Plasma Science and Technology. 2017(03)
博士論文
[1]EAST托卡馬克上的多普勒背向散射儀[D]. 周楚.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
本文編號：2912954
【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)】：180 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．２聚變反應(yīng)截面與粒子溫度關(guān)系??２??
一??德??＾?＾?－３?０?ａ?４?＊?＾?－３?Ｃ?？?４?４??ｚ?（１０－３?ｃｍ）?ｚ｛１０＾３?ｃｍ）??圖１．３中心點火方案界面上的流體力學(xué)不穩(wěn)定性。摘自｜２］??１．１．２．磁約束聚變??磁約束聚變裝置［４］可分為兩大類：開口裝置和封閉裝置。開口裝置如磁鏡、??０箍縮等，由于粒子沿磁力線會很快損失，不能達到核聚變所需的約束時間，目??前僅作為等離子體物理基礎(chǔ)研宄工具。封閉裝置如Ｔｏｋａｍａｋ、反場箍縮、仿星??器等，則因為磁力線的周期性，粒子沿環(huán)向運動一個周期會回到同一位置附近，??粒子損失則需要粒子通過漂移、碰撞輸運湍流輸運等運動到主約束區(qū)以外，使??粒子約束時間增加好幾個量級。其中Ｔｏｋａｍａｋ與反場裝置是環(huán)形的二維磁位形??Ｓ?＝月Ｔ?＋否０，分別由縱場線圈與等離子體電流冬或縱場線圈、等離子體電流??與極向場線圈共同提供，仿星器則是由一組精心設(shè)計的縱場線圈提供的三維螺??旋扭曲磁場５?＝哀Ｔ?＋芳０?＋右ｒ，下面將分別介紹反場箍縮和仿星器，ｔｏｋａｍａｋ是??本論文的研宄平臺會在下節(jié)介紹。因等離子體約束性能與磁場密切相關(guān)，通常磁??場越強約束越好，為了表征磁約束聚變中的約束效率，引入了一個重要的等離子??體比壓參數(shù)＝?取極向場或縱場為參考，分別有馬＝?對??于輪胎樣的環(huán)形裝置我們定義了一個環(huán)徑比ｅ?＝?ｆ來描述其胖＾，其中Ｒ?ｉ大環(huán)??半徑，ｒ為小環(huán)半徑，傳統(tǒng)Ｔｏｋａｍａｋｅ？３?—５，ｅ＜１．５的馬克也稱為球馬克，因其??與傳統(tǒng)馬克有較大區(qū)別很多時候被單獨分類介紹，此處不再另外介紹。??１．反場箍縮??反場箍縮裝置始于英國ＺＡＴＡ，其特點為極向磁場與環(huán)向磁場強度相近，在??
第１章引?言??依賴于外界電流驅(qū)動，放電受歐姆線圈限制無法長期穩(wěn)態(tài)運行。由于其固有缺??點，反場裝置目前實現(xiàn)的等離子體溫度、密度遠達不到點火條件，目前也只作為??一個聚變候選裝置來開展研宄。目前國外有ＭＳＴ、ＲＦＸ等裝置，國內(nèi)有中國科??學(xué)技術(shù)大學(xué)的ＫＴＸ裝置，主要參數(shù)見表１．１。??Ｂｔ?Ｒｅｖｅｒｓｅｄ?－??圖１．４反場裝置磁位形??表１．１國內(nèi)外反場裝置主要參數(shù)??裝置名稱國家或地區(qū)大半徑／ｍ小半徑／ｍ等離子體電流／ＭＡ??ＭＳＴ?美國?１．５?０．５?０．８??Ｅｘｔｒａｐ?Ｔ２Ｒ?瑞典?０．２４?０．１８?１．０??ＲＦＸ?意大利?２．０?０．４７?２．０??ＲＥＬＡＸ?日本?０．５１?０．２５?０．１??ＫＴＸ?中國?］．４?０．４?０．５??２．仿星器??仿星器最早是美國人Ｌｙｍａｎ?ＳｐｉｔｚｅＰＩ發(fā)明的，在早期聚變界十分流行，其??特點為磁位形的形成與等離子體電流無關(guān)，可以沒有等離子體電流，螺旋磁力線??完全由外加線圈提供。仿星器設(shè)計方案多種多樣，目前較成熟方案主要有三種：??扭曲器、螺旋磁軸、模塊式，如圖１．５。扭曲器直接用一組繞大環(huán)一周的螺旋線??圈產(chǎn)生三維場；螺旋磁軸采用多個離軸的圓環(huán)形縱場線圈；模塊式是精心設(shè)計的??不規(guī)則線圈組成，每個線圈都獨立設(shè)計。因仿星器磁位形是周期扭曲的，定義了??兩個參數(shù)描述其磁位形，極向模數(shù)１與環(huán)向模數(shù)ｎ，可理解為磁力線繞大環(huán)一周??在極向和環(huán)向經(jīng)歷的完整周期數(shù)。仿星器優(yōu)點是無需電流驅(qū)動，無等離子體電??６??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Realization of minute-long steady-state H-mode discharges on EAST[J]. 龔先祖,萬寶年,李建剛,錢金平,李二眾,劉甫坤,趙燕平,王茂,徐旵東,A M GAROFALO,Annika EKEDAH,丁斯曄,黃娟,張凌,臧慶,劉海慶,曾龍,林士耀,沈飆,張斌,邵林明,肖炳甲,胡建生,胡純棟,胡立群,王亮,孫有文,徐國盛,梁云峰,項農(nóng). Plasma Science and Technology. 2017(03)
博士論文
[1]EAST托卡馬克上的多普勒背向散射儀[D]. 周楚.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
本文編號：2912954
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