【摘要】：反場箍縮裝置是一種環(huán)形磁約束聚變裝置,和其他兩種重要的環(huán)形磁約束聚變裝置托卡馬克以及仿星器相比,RFP的主要特點(diǎn)是其磁場均由等離子體電流產(chǎn)生。RFP中的極向磁場和環(huán)向磁場的幅度可比,并且垂直方向的兩個(gè)磁場通過非線性作用'dynamo'耦合在一起。其獨(dú)特的磁場位型使得RFP可以達(dá)到很高的比壓值,而且理論上僅通過歐姆加熱就可以實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火。較低的外加磁場要求使得反場箍縮裝置的工程研制相對簡單和緊湊,這些特點(diǎn)都是磁約束聚變反應(yīng)堆所期望的。本論文工作的是KTX(Keda Torus eXperiment)反場箍縮實(shí)驗(yàn)裝置的物理參數(shù)的設(shè)計(jì),以及KTX各個(gè)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)。為了給KTX反場箍縮實(shí)驗(yàn)裝置未來放電運(yùn)行積累經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù),針對反場箍縮電流啟動(dòng)階段的物理過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 本論文中通過對反場箍縮裝置研究歷史和目前研究現(xiàn)狀的調(diào)研和討論,確定了于KTX裝置上開展的物理研究內(nèi)容：電阻壁模的控制,邊界條件對RFP位型約束的改善,電流密度剖面調(diào)節(jié)對RFP約束的改善和單螺旋態(tài)的實(shí)現(xiàn)。以這些物理研究背景為基礎(chǔ),歸納得到KTX裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)有定標(biāo)率對KTX的約束參數(shù)進(jìn)行預(yù)測,并且結(jié)合一維平衡模型和能流守恒模擬了KTX的放電波形。 本論文依據(jù)物理研究目標(biāo)提出了KTX各個(gè)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求。這些系統(tǒng)包括歐姆場和平衡場系統(tǒng),縱場系統(tǒng),真空室和導(dǎo)體殼。建立3D電磁模型對縱場線圈進(jìn)行了設(shè)計(jì)。使用二維平衡模擬程序?qū)ζ胶鈭鼍�圈進(jìn)行設(shè)計(jì)并且研究了等離子體電流分布和壓強(qiáng)分布對平衡設(shè)計(jì)的影響。使用貝葉斯物理設(shè)計(jì)方法對多道干涉儀的光束位置進(jìn)行設(shè)計(jì),為KTX診斷工具的參數(shù)設(shè)計(jì)提供了一種可行的方法。 本論文研究了MST反場箍縮裝置上等離子體電流爬升階段的物理過程。首次在反場箍縮的電流啟動(dòng)階段測量得到等離子體的磁場和動(dòng)力學(xué)參數(shù)剖面。實(shí)驗(yàn)在不同啟動(dòng)縱場的條件下進(jìn)行,發(fā)現(xiàn)高啟動(dòng)縱場可以降低極向磁通的消耗。在電流啟動(dòng)的過程中發(fā)現(xiàn)反常離子加熱和m=1的不穩(wěn)定模與q剖面的對應(yīng)關(guān)系。最后通過感應(yīng)磁通消耗和電阻磁通消耗的計(jì)算,分析得到不同啟動(dòng)縱場下磁通消耗的不同的原因。
【圖文】：

第1章引言縮裝置，通常是環(huán)形的位型。在這一系統(tǒng)中外加縱向磁場，使得環(huán)向磁場磁場是一個(gè)量級的，即根據(jù) Rosenbluth[9]，，Tayler[10]和 Shafranov[理論，這一環(huán)形的位型可以抑制m=0和m=l的不穩(wěn)定性。這一時(shí)期的比的裝置有Los Alamos實(shí)驗(yàn)室的SCEPTRE和ZETA裝置[12], LivermoreAMMA[13]裝置，和Leningrad的ALPHA|;i4]裝置。這一系列裝置得到的結(jié)論是，即使箍縮裝置可以保持等離子體柱整體穩(wěn)定并且保持在容器中間，然存在很嚴(yán)重的能量損失，漲落和其他類型的不穩(wěn)定性所帶來的糟糕的約束。os Alamos的PERHAPSATRON S4[ 15]裝置上，顯示能量損失主要來自于紫射，不過后來理論研究顯示磁場位型的不穩(wěn)定才導(dǎo)致了這些能量損失[16]。ETA裝置上，Butt等人也對于福射損失上得到了類似的結(jié)論[17]。如圖1.1ETA裝置的照片。

c?{0)f圖1.11 ^?2 = 1的模的^<0)和《0)的穩(wěn)定區(qū)域1.2.1.3反場籀~.位型的維持因?yàn)榈入x子體是有電阻的，所以RFP裝置中的磁場是在不斷擴(kuò)散的。考慮柱位型下的RFP磁場位型，電阻擴(kuò)散的指數(shù)時(shí)間尺度因子為r = 1//7//2 =?2/47l

本文編號：2695804