【摘要】：對于核聚變等離子體物理實驗而言,電子密度是其重要的參數(shù)之一,它的分布和幅度不僅能夠反映裝置的實驗能力以及運行狀況,而且對于理解等離子體平衡、約束特性以及MHD (magnetohydrodynamic)不穩(wěn)定性也是非常重要的。遠紅外激光干涉儀和微波反射儀是測量等離子體線積分電子密度值和密度剖面常用的手段,目前已經(jīng)在許多大型裝置上成功應用。前者是根據(jù)電磁波在真空中和在等離子體中傳播時具有不同的折射率,通過測量和比較電磁波在真空中和等離子體中傳播相同光程所引起的相位差,繼而計算該道激光弦上的線積分電子密度值；后者是根據(jù)雷達的原理,在非均勻的等離子體中,通過測量微波在經(jīng)過等離子體反射后產(chǎn)生的相位延遲來計算每個位置處等離子體的密度,繼而得到密度剖面。遠紅外激光干涉儀測得的是不同位置處的線積分密度值,微波反射儀測到的是中平面處邊界的密度剖面,所以要想得到等離子體的整體密度剖面,還需要結(jié)合相關(guān)診斷的數(shù)據(jù)進行適當?shù)臄?shù)學處理,即密度分布反演方法。常見的密度反演方法有Abel反演、分離變量法、切片法、奇異值分解法、Park矩陣法等,每種方法所需要的密度診斷數(shù)據(jù)和數(shù)學處理的繁簡程度都不一樣,所能應用的范圍也各不相同。本文考慮到EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)裝置自身診斷系統(tǒng)的特點,將微波反射儀系統(tǒng)和遠紅外激光偏振干涉儀系統(tǒng)(polarimeter/interferometer, POINT)的數(shù)據(jù)進行校準后再結(jié)合起來,在校準過程中,我們探索了一種可以將反射儀數(shù)據(jù)換算成不同位置處干涉儀數(shù)據(jù)的方法,得到了干涉儀尚未覆蓋區(qū)域的線積分電子密度值。在相鄰磁面間電子密度值相同的前提下,將等離子體以中平面為界線一分為二,根據(jù)EFIT (equilibrium fit)提供的磁面坐標信息和線積分電子密度值,對兩部分等離子體分別從最外層磁面開始,逐個向內(nèi)計算每一個區(qū)域的等離子體電子密度,最后得到整個等離子體的密度分布,即密度剖面。根據(jù)該方法已成功反演出EAST多種位形下的密度剖面。對于反演所得到的密度剖面,考慮到作為輸入變量的5道POINT數(shù)據(jù)以及EAST上現(xiàn)有一套三道垂直測量的HCN干涉儀系統(tǒng)的數(shù)據(jù),我們分別根據(jù)這兩個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對反演結(jié)果進行了誤差分析。首先在計算兩部分等離子體每個區(qū)域的電子密度時,最內(nèi)層磁面的密度值會被計算兩次,如果兩次計算的值相差超過3%,則需要對磁面坐標進行調(diào)整,使誤差滿足要求。然后將得到的密度剖面按照實驗測量道位置的坐標進行積分,得到積分值與實驗測量值進行比較,如果誤差在5%以內(nèi),則認為密度剖面反演成功,程序結(jié)束；如果大于5%,則同樣需要調(diào)整磁面坐標。通過誤差變化趨勢可以發(fā)現(xiàn),對磁面進行小幅度調(diào)整后,可以使每個診斷系統(tǒng)的整體計算誤差控制在5%或更小的范圍以內(nèi),達到預期的反演精度。
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL631.24
【圖文】：

離子體的密度，Ｈ－Ｌ轉(zhuǎn)換發(fā)生在接近密度極限的時候，對于平坦的密度分布，標逡逑準的邋Ｈ邋模轉(zhuǎn)換很符合邋Ｇｒｅｅｎｗａｌｄ邋定標率。ＡＳＤＥＸ邋Ｕｐｇｒａｄｅ，Ｃ－Ｍｏｄ，邋ＤＩＨ－Ｄ，邋ＪＥＴ逡逑和ＪＴ６０Ｕ所報道的Ｈ模極限分別為０．９，０．８，０．８５，０．９５和Ｉｈｇ。圖１．１＿】是ＡＳＤＥＸ逡逑Ｕｐｇｒａｄｅ上Ｈ－Ｌ轉(zhuǎn)換和破裂極限間的關(guān)系，當密度接近于Ｇｒｅｅｎｗａｌｄ密度極限時，逡逑要求的加熱功率快速增長偏離常用的線性定標逡逑２逡逑

逡逑在＜２．５的時候，密度可以達到密度經(jīng)驗的極限卻與無關(guān)（如圖１．２所示）。逡逑減小雜質(zhì)在等離子體中的量對于放電很明顯是有利的，因為減少雜質(zhì)可以減少福逡逑射損失逡逑常見的壁處理技術(shù)包括：桂化、硼化、鋰化、實時鋰粉注入等。在ＥＡＳＴ裝逡逑置上，通過實時的鋰粉注入，可以實現(xiàn)長脈沖的ＥＬＭｓ邋ｆｒｅｅ放電（如圖１．３所示），逡逑并且觀察到ＣＶＩ，ＯＶＩＩＩ等雜質(zhì)明顯減少（如圖１．４所示）［１５１。逡逑邐４１０７９邋ｗｉｔｈ邋Ｌｉ邋ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ逡逑邐４１０８１邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋Ｌｉ邋ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ逡逑１邐＇邋＇邋＇ｊ邋＇邋Ｉ邋＇邋＇邋＇邋＇邋Ｉ邋＇邋■邋＇邋＇邋Ｉ邋＇邋＇邐＇邋■邋ｔ逡逑（ｈ）邋ＭＵｈｉｌｉ邋ｌｌｌｌｌｉｌｉｉｉｉｈｈｉｉｉｌ邋Ｉ邐，逡逑，丨，＂１．＂．丨｜逡逑１邋．１邋＇ｆ邐［邋１邋Ｉ邋Ｉ邋？邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋＂＂邋Ｉ邋＂邋Ｉ邋＂邋ｐ邋■邋Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邋Ｉ逡逑Ｓ邋ｆ邋⑴／ｉｌｌＡｌｉｙｉｈｌｌＵＵｊｉＭｉＵｉＭｌｉｉＬｂＭｉ邋■逡逑０邐－Ｚ．，＇７邋Ｔ＇邋■邋ｊ邋＇邋Ｔ＂邋１邋１－１邋１邋‘邋＂Ｉ邋１邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋“邋ｒ邋ｒ邋Ｉ邋Ｉ邋ｊ．ｉ．ｉ邋Ｔ邋Ｖ逡逑０邐５邐ｗｙ邋Ｓｓ邋２０邋２５逡逑，７ｘ逡逑１邐ｒ邐１邐１邐１邐１邋１邐１邐１邐１邐１邐１逡逑

邐ＥＡＳＴ托卡馬克電子密度分布反演研宄邐逡逑（ｏｌ邋ｃｏｌ逡逑Ｎｌ邋＝１－邋■出２邐（２－３）逡逑￡ｙ２逡逑（３）當電磁波垂直于磁場方向入射，即０邋＝邋９０，且電場方向平行于磁場方逡逑向，稱這種波為尋常波，這時有，逡逑《＝（１－％邐（２－４）逡逑０）逡逑三種情況下入射電磁波的波矢ｉ，電場左和外部磁場月之間的方向關(guān)系如圖逡逑２．１所示。逡逑ｒ－

【共引文獻】

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本文編號：2743128