發(fā)布時間：2020-07-03 11:20

【摘要】：為實現(xiàn)托卡馬克高性能穩(wěn)態(tài)運行,托卡馬克中等離子體電流必須用非感應電流驅(qū)動產(chǎn)生和控制。電子回旋波電流驅(qū)動和高諧快波電流驅(qū)動是非感應電流驅(qū)動中非常重要的兩種方式,因此,利用電子回旋波,高諧快波,以及它們聯(lián)合驅(qū)動等離子體電流是受控核聚變研究中的重要課題。本文結合托卡馬克裝置,對電子回旋波電流驅(qū)動,高諧快波電流驅(qū)動,電子回旋波和高諧快波聯(lián)合電流驅(qū)動,以及電子回旋波抑制磁流體不穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的理論和模擬研究。主要成果如下：1、結合射頻波電流驅(qū)動理論,編寫了準線性的Fokker-Planck(FPR)程序,并將此程序與其他國際上通用的程序進行Benchmark。利用FPR,研究了HL-2A托卡馬克裝置上的電子回旋波電流驅(qū)動。給出了波的傳播軌跡,功率的沉積,和驅(qū)動電流的分布。研究了電子回旋波電流驅(qū)動中的準線性效應,結果表明：在考慮的功率范圍內(nèi),電子回旋波電流驅(qū)動的準線性效應并不明顯；0.5MW/68GHzO1模和1MW/140GHz X2模,最大的電流驅(qū)動效率分別是～0.029×1020 A/W/m2和～0.020x 1020 A/W/m2。最后還研究得到等離子體參數(shù)(溫度,密度等),電子回旋波發(fā)射位置對電子回旋波電流驅(qū)動的依賴關系。2、研究了EAST裝置上的高諧快波電流驅(qū)動。結果表明,高諧快波電流驅(qū)動效率并不隨波頻率的增加而單調(diào)增加,這個現(xiàn)象歸因于高諧快波的多次吸收。研究還顯示,隨著發(fā)射波平行折射率的增加,電流驅(qū)動效率先增加,后降低；高諧快波電流驅(qū)動中的準線性效應不可忽略,電流驅(qū)動效率隨著射頻功率增加而顯著增加,弧電場的存在也可以提高高諧快波電流驅(qū)動的效率。3、利用GENRAY/CQL3D程序,對高諧快波和電子回旋波聯(lián)合電流驅(qū)動進行數(shù)值分析和計算。對于電子回旋波和較低頻率的快波,發(fā)現(xiàn)無顯著的協(xié)同電流,而對于電子回旋波和高諧快波,正的協(xié)同效應在托卡馬克裝置雙波聯(lián)合電流驅(qū)動中首次獲得。正的協(xié)同效應可以用電子分布函數(shù)圖形象生動地解釋。結果還表明,協(xié)同電流和協(xié)同系數(shù)會隨電子回旋波和高諧快波功率的增加而明顯地增加,而且在考慮的波功率范圍內(nèi)沒有負協(xié)同效應出現(xiàn)。4、結合HL-2M裝置,對電子回旋波電流驅(qū)動以及其對撕裂模和鋸齒模的抑制進行了研究。得到了發(fā)射角,驅(qū)動位置等因素對驅(qū)動能力的影響,以及定量地給出了抑制撕裂模所需要的波功率。研究表明：不論是撕裂模的抑制,還是鋸齒模的控制,上斜天線都具有更好的抑制性能。此外,在中平面發(fā)射中,相比于上下發(fā)射鏡,中發(fā)射鏡的電子回旋波能驅(qū)動更大的電流和更窄的電流剖面,因而對撕裂模和鋸齒�？刂埔哺鼮橛欣？傊�,本論文深入研究了電子回旋波電流驅(qū)動,高諧快波電流驅(qū)動,它們的聯(lián)合電流驅(qū)動,以及電子回旋波對磁流體不穩(wěn)定性的抑制。理論和模擬結果必將有助于徹底弄清射頻波非感應電流驅(qū)動,尤其是雙波聯(lián)合電流驅(qū)動機制,以促進實現(xiàn)托卡馬克的高性能穩(wěn)態(tài)運行。
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL631.24
【圖文】：

圖２．邋２盈數(shù)各（Ｘ）＝邐逡逑Ｘ邋６NB邋—１逡逑

圖２．４矩陣結拘示意圖逡逑對該矩陣用近似因子分解法進行分解，可１＾寫成：？邋＝邋１氏３是才的一個近似值，逡逑

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本文編號：2739592