【摘要】：撕裂模是一種磁流體不穩(wěn)定性,它改變了磁場(chǎng)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(huì)驅(qū)動(dòng)出一系列新的等離子體現(xiàn)象,也會(huì)對(duì)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(dòng)。磁島和快粒子對(duì)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(wèn)題是值得研究的,而且理解磁島對(duì)快離子平行電流的影響,反過(guò)來(lái)也有助于分析快離子對(duì)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(guò)改變通行快離子漂移軌道寬度和磁島寬度的比值來(lái)觀察平行電流的變化趨勢(shì)。通過(guò)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(dòng)的快離子高低場(chǎng)區(qū)電流變平的區(qū)域會(huì)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(duì)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(duì)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(duì)電子-正電子等離子體中的線性撕裂模問(wèn)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(chǎng)重聯(lián)。而且電子慣性和電阻率起主要作用的條件對(duì)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(guó)的ＤＩＩＩ－Ｄ等。我國(guó)的裝置有中國(guó)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(chǎng)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(lái)產(chǎn)生等離子體電流的，，極向場(chǎng)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(chǎng)就逡逑是環(huán)向磁場(chǎng)公，和極向誕場(chǎng)Ａ相互疊的結(jié)果。在這種磁場(chǎng)位形中，環(huán)向秘場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度要比縱向磁場(chǎng)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(chǎng)位形。如果只有環(huán)向逡逑磁場(chǎng)，沒(méi)有極向感應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)曲率和梯度產(chǎn)生的力會(huì)引起電荷分離，這逡逑種電荷分離產(chǎn)生的ＥｘＢ漂移會(huì)導(dǎo)致等離子體整體向外移動(dòng)，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(chǎng)可Ｗ逡逑表示為逡逑３逡逑

動(dòng)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(duì)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(duì)快離子平行電流的影響，并通過(guò)改變通行快離子的軌道逡逑寬度和磁島寬度的比值來(lái)觀察平行電流的變化趨勢(shì)。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL631

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本文編號(hào)：2632239