【摘要】：在能源問題越來越嚴(yán)重的的今天,可控核聚變因燃料儲存量巨大、安全清潔等特點,成為人類理想的未來能源。在各種裝置位形中,以托卡馬克為代表的磁約束裝置被認(rèn)為最有可能的一種。在托卡馬克中,撕裂模不穩(wěn)定性由于能改變磁場拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成磁島,改變粒子和能量約束,并可能導(dǎo)致大破裂和托卡馬克穩(wěn)態(tài)運行的崩塌,被認(rèn)為是最危險的一種不穩(wěn)定性機(jī)制。而撕裂模不穩(wěn)定性的發(fā)展,又受到諸如宏觀磁流體不穩(wěn)定性等各種物理機(jī)制的綜合影響。對于撕裂模不穩(wěn)定性的線性階段,FKR理論已經(jīng)有了較為完善的研究;而在非線性階段,Rutherford方法由于使用了流量平均算符,會消去對流項,導(dǎo)致電流密度的準(zhǔn)線性修正丟失。因此本文在處理撕裂模不穩(wěn)定性的非線性階段時,將使用準(zhǔn)線性方法來分析其演化過程。首先,本文采用平板位形下的約化磁流體(RMHD)方程組,研究了超電阻(也稱為反常電子黏滯)效應(yīng)對撕裂模不穩(wěn)定線性階段的影響。得到了新的線性撕裂模增長率γ～ηH/3,與電阻撕裂模的線性增長率γ～η3/5相比,由超電阻導(dǎo)致的撕裂模增長率對系數(shù)有更小的依賴程度。然后,本文采用準(zhǔn)線性方法,對包含超電阻效應(yīng)的撕裂模不穩(wěn)定非線性進(jìn)行了理論研究。利用低beta和大縱橫比近似下的約化磁流體方程組,根據(jù)邊界層理論,建立了同時包含超電阻和等離子體電阻的非線性撕裂模演化方程,并在兩種極限情況下,分別得到了不同的非線性演化方程。其中,當(dāng)?shù)入x子體電阻很小可以忽略時,磁通ψ1隨t2/3增長,即相比于只有等離子體電阻的情況φ1～t2,只有超電阻效應(yīng)時非線性撕裂模增長更緩慢。最后,對同時包含兩種效應(yīng)的情況進(jìn)行了分析,得到了撕裂模的非線性時間演化方程。最后,本文還研究了超電阻以及平衡剪切流共同存在時,對撕裂模不穩(wěn)定性線性階段的影響。在忽略電阻項的情況下,增長率為γ～ηH2/5,相比于無剪切流的結(jié)果有γ0～ηH1/3γ,說明剪切流的引入使得線性增長率增大。
【圖文】：

圖 1.1 托卡馬克裝置原理（左）及幾何特征方向（右）目前尚在運行的托克馬克裝置有：美國的 DIII-D，歐洲的 JET，德國的ASDEX-U，日本的 JT-60U，韓國的 K-STAR，中國的 EAST 和 HL-2A 等。為了進(jìn)一步加強(qiáng)國際間的合作，美國、歐盟、中國、日本、俄羅斯、印度以及韓國七方于 2006 年正式簽訂協(xié)議，開始了國際熱核聚變試驗堆（InternationalThermonuclear Experimental Reactor，簡稱 ITER）計劃[2]。

圖 1.1 托卡馬克裝置原理（左）及幾何特征方向（右）目前尚在運行的托克馬克裝置有：美國的 DIII-D，歐洲的 JET，德國的ASDEX-U，日本的 JT-60U，韓國的 K-STAR，中國的 EAST 和 HL-2A 等。為了進(jìn)一步加強(qiáng)國際間的合作，美國、歐盟、中國、日本、俄羅斯、印度以及韓國七方于 2006 年正式簽訂協(xié)議，開始了國際熱核聚變試驗堆（InternationalThermonuclear Experimental Reactor，，簡稱 ITER）計劃[2]。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL631.24

【參考文獻(xiàn)】

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1 毛傲華;剪切流對雙撕裂模不穩(wěn)定性影響的MHD研究[D];大連理工大學(xué);2014年

2 蔡輝山;電子磁流體中的磁場重聯(lián)不穩(wěn)定性的理論研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

本文編號：2651696