【摘要】：先進(jìn)托卡馬克裝置,能夠長時間穩(wěn)態(tài)運(yùn)行,這對未來聚變反應(yīng)堆具有積極的意義。而托卡馬克裝置中有很多能夠影響其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的磁流體不穩(wěn)定模式,其中外扭曲模是最危險的磁流體不穩(wěn)定模式之一,能夠極大地限制裝置的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。理論和實(shí)驗(yàn)研究表明,用理想導(dǎo)體壁將托卡馬克中的等離子體包圍,當(dāng)理想導(dǎo)體壁充分靠近等離子體時,可以完全穩(wěn)定住外扭曲模。但是,完全理想的導(dǎo)體壁并不存在,實(shí)際應(yīng)用的導(dǎo)體壁或多或少都會有電阻。這種帶有電阻的導(dǎo)體壁被稱為電阻壁。托卡馬克中等離子體被足夠靠近它的電阻壁包圍時,快速增長的外扭曲模就轉(zhuǎn)換為增長較慢的另一種磁流體不穩(wěn)定性。這種新的磁流體不穩(wěn)定性跟包圍等離子體的導(dǎo)體壁電阻有關(guān),因此被稱為電阻壁模。所以在先進(jìn)的托卡馬克中,抑制電阻壁模是一個非常重要的物理問題。 解析方法和數(shù)值方法研究表明,較強(qiáng)的等離子體旋轉(zhuǎn)和粘滯能夠穩(wěn)定電阻壁模。在許多理論研究中,所采用的幾何模型中外導(dǎo)體壁形狀都類似于內(nèi)部等離子體邊界的形狀。而HL-2A托卡馬克裝置中,等離子體邊界的形狀是圓形,導(dǎo)體壁為多邊形。這種托卡馬克裝置中,導(dǎo)體壁對于外扭曲模和電阻壁模的抑制作用還沒有被研究。在本文中,我們針對HL-2A托卡馬克裝置來研究其多邊形導(dǎo)體壁對于外扭曲模和電阻壁模的影響。 本文采用本征值方法來研究磁流體不穩(wěn)定性,數(shù)值求解本征函數(shù)和本征值。在本文的第二章,給出了HL-2A托卡馬克裝置的幾何模型和研究所用的物理模型；針對一組平衡電流剖面,用CHEASE程序計(jì)算相應(yīng)的平衡位形。在不同的平衡位形下,用MARS程序計(jì)算外扭曲模的增長率,確定理想壁對外扭曲模作用的臨界位置。第三章基于得到的平衡位形,研究等離子體旋轉(zhuǎn)對于外扭曲模和電阻壁模的穩(wěn)定作用。第四章研究等離子體平行粘滯力對于外扭曲模和電阻壁模的穩(wěn)定作用。 結(jié)果表明,平衡電流密度剖面的中心越平緩,HL-2A托卡馬克裝置中外扭曲模的增長率越�。煌馀で５膶�(shí)頻率和等離子體旋轉(zhuǎn)頻率幾乎相同；對電阻壁模而言,不論等離子體的旋轉(zhuǎn)如何變化,它的實(shí)頻率都很小而且?guī)缀醪话l(fā)生變化；等離子體旋轉(zhuǎn)和等離子體粘滯共同作用能夠完全抑制外扭曲模和電阻壁模；對于一定的等離子體粘滯,可以得到形成穩(wěn)定窗的等離子體旋轉(zhuǎn)閾值,當(dāng)?shù)入x子體粘滯增加時,等離子體旋轉(zhuǎn)閾值降低。
【圖文】：

就需要強(qiáng)大的加熱方法，二是在如此高溫度條件下，任何材料都難以承受，因過磁約束高溫等離子體解決這一難題。磁約束聚變主要是通過磁場對帶電粒子用來約束等離子體：一是帶電粒子在磁場中所受的洛企茲力，把帶電粒子約束周圍；二是磁場對等離子體束的磁壓力，磁壓力是由于磁場不均勻，使等離子向內(nèi)部的力，磁壓力能夠有效的抵消熱壓力；三是等離子體流受到來自磁場的這一力的作用使等離子體流在徑向被約束。設(shè)計(jì)磁場位形，充分利用磁場的這來約束高溫等離子體。約束裝置的種類包括[2]:仿星器、球馬克、Z箍縮、反場鏡等等。然而經(jīng)過大量研究表明，環(huán)型磁約束位形能夠建造聚變反應(yīng)堆的可能目前為止環(huán)形磁約束位形主要是托卡馬克裝置。托卡馬克的基本概念托卡馬克裝置圖1. 1所示，托卡馬克裝置主要是由產(chǎn)生磁場的各種線圈和環(huán)形真空室組成。包括三種線圈：極向場線圈，，環(huán)向場線圈和歐姆線圈。其中磁場包括環(huán)形磁場場。環(huán)向磁場是由環(huán)向磁場線圈產(chǎn)生的沿大環(huán)方向磁場，極向磁場是由外極向

HL-2A托I：?馬克中電阻壁模的數(shù)值研究各種托卡馬克裝置中，等離子體的環(huán)向截面有圓形和非圓形。非圓截面是把圓離子體沿著大環(huán)主軸方向拉長，使等離子體形狀發(fā)生變化，如橢圓形、D形等1.3所示，其中環(huán)徑比J = a為小半徑，R為大半徑，拉長比以及= 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種位形能夠提高等離子體的溫度和磁約束效率，核聚變的開發(fā)和研究的步伐。全世界許多的國家都在運(yùn)行托卡馬克裝置，、JT-60U、TS、JET、HL-2A 和 EAST 等等托卡馬克裝置，其中 HL-2A 和 EA自主研發(fā)的托卡馬克裝置。還有世界上最著名的ITER裝置，它是具有托卡馬國際熱核反應(yīng)堆，如圖1.4所示是ITER裝置示意圖。它是由俄羅斯、美國、國、日本、韓國以及印度這七國共同開發(fā)研究并建造的，經(jīng)過七國的討論研究TER反應(yīng)堆建在法國。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TL631.24

【參考文獻(xiàn)】

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1 李莉;劉悅;許欣洋;夏新念;;The Effect of Equilibrium Current Profiles on MHD Instabilities in Tokamaks[J];Plasma Science and Technology;2012年01期

本文編號：2669320