【摘要】：撕裂模是一種磁流體不穩(wěn)定性,它改變了磁場的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),形成了所謂的磁島。磁島加強(qiáng)粒子的徑向輸運(yùn),降低托卡馬克中等離子體的約束性能。在托卡馬克高溫等離子體中有許多快粒子,快粒子和等離子體相互作用不僅會驅(qū)動出一系列新的等離子體現(xiàn)象,也會對托卡馬克中的一些不穩(wěn)定性起到抑制作用。環(huán)向等離子體電流是托卡馬克穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的必要條件,中性束注入就是一種非感應(yīng)電流驅(qū)動。磁島和快粒子對于托卡馬克都很重要,所以在磁島結(jié)構(gòu)下快離子的平行電流問題是值得研究的,而且理解磁島對快離子平行電流的影響,反過來也有助于分析快離子對新經(jīng)典撕裂模的作用,從而探索抑制撕裂模的物理機(jī)制。我們主要使用數(shù)值模擬方法,利用GTC程序?qū)Υ艒u中通行的快離子的平行電流進(jìn)行計(jì)算,并通過改變通行快離子漂移軌道寬度和磁島寬度的比值來觀察平行電流的變化趨勢。通過模擬結(jié)果我們看到,磁島使快離子的平行電流變平。并且通行快離子漂移軌道寬度和磁島寬度比值越大,變平寬度越小,直至最后消失。我們還發(fā)現(xiàn)了由于使用單向運(yùn)動的快離子高低場區(qū)電流變平的區(qū)域會偏移磁島區(qū)域,通行快離子漂移軌道寬度和磁島寬度比值越大,變平位置偏離磁島區(qū)域距離越大。我們又計(jì)算了通行快離子的軌道和磁島重疊率τ2的大小。擬合得到了 τ2對通行快離子軌道寬度△b和磁島寬度w比值的依賴關(guān)系τ2=1/1+△b/w。從結(jié)果看到通行快離子軌道寬度和磁島寬度比值越大,重疊率越小,也就意味著快離子越不容易被磁島約束。所以τ2可以看做是對通行快離子平行電流展平寬度隨△b/w的變化關(guān)系的解釋,兩者的數(shù)值大小都是隨著△b/w的變大而變小。我們還對電子-正電子等離子體中的線性撕裂模問題進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)在電子-正電子等離子體中,電子慣性也能引起磁場重聯(lián)。而且電子慣性和電阻率起主要作用的條件對撕裂模不穩(wěn)定判據(jù)△'有很強(qiáng)的依賴作用。
【圖文】：

日本的ＪＴ－６０Ｕ、美國的ＤＩＩＩ－Ｄ等。我國的裝置有中國科學(xué)院等離子體物理所的逡逑ＥＡＳＴ和ＨＴ－７，華中科學(xué)技術(shù)大學(xué)的Ｊ－ＴＥＸＴ，西南核工業(yè)物理研究院的ＨＬ２Ｍ。逡逑托卡馬克是一種環(huán)形等離子體約束系統(tǒng)（如圖１．邋２），是２０世紀(jì)５０年代由蘇逡逑聯(lián)人發(fā)明的。它主要由變壓器（鐵蒼的或空芯的）、極向線圈、產(chǎn)生縱場的線圈逡逑和環(huán)形真空等幾部分組成。其中變壓器是用來產(chǎn)生等離子體電流的，，極向場線圈逡逑用于控制等離子體柱平衡位型。根據(jù)托卡馬克的構(gòu)成我們可Ｗ看出它的總磁場就逡逑是環(huán)向磁場公，和極向誕場Ａ相互疊的結(jié)果。在這種磁場位形中，環(huán)向秘場起主導(dǎo)逡逑作用，用于約束等離子體，改善平衡位型的磁流體不穩(wěn)定性：極向磁場由感應(yīng)電逡逑流產(chǎn)生。托卡馬克和其它環(huán)形裝置不同么處在于它的極向磁場強(qiáng)度要比縱向磁場逡逑強(qiáng)度小很多倍。這樣的結(jié)構(gòu)比例決定了托卡馬克的螺旋磁場位形。如果只有環(huán)向逡逑磁場，沒有極向感應(yīng)產(chǎn)生的磁場，磁場曲率和梯度產(chǎn)生的力會引起電荷分離，這逡逑種電荷分離產(chǎn)生的ＥｘＢ漂移會導(dǎo)致等離子體整體向外移動，粒子不能被約束在裝逡逑置中．逡逑在普通托卡馬克中，公ｐ＞＞公０，假設(shè)縱橫比ｃ邋＝邋ｒ／／？0＜＜ｌ，則環(huán)向磁場可Ｗ逡逑表示為逡逑３逡逑

動等方法直接改變新經(jīng)典撕裂模有理面處的電流密度分布改變撕裂模的線性穩(wěn)定逡逑性，從而達(dá)到抑制撕裂模的效果。所＾＾研巧磁島對快粒子平行電流的影響是非常逡逑重要和關(guān)鍵的。從Ｐｏｌｉ［４］的研巧中（如圖１．７）我們看到軌道寬度也有重要影響。逡逑本文我們主要研巧磁島對快離子平行電流的影響，并通過改變通行快離子的軌道逡逑寬度和磁島寬度的比值來觀察平行電流的變化趨勢。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL631

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本文編號：2632239