【摘要】：等離子體的反常輸運(yùn)和微觀不穩(wěn)定性研究一直是磁約束聚變研究中重要的課題。普遍認(rèn)為,微觀的漂移波模,像捕獲電子模(TEM)和離子溫度梯度模(ITG)等,是引起等離子體反常輸運(yùn)的重要原因。因此,如何抑制這些微觀漂移波模,對(duì)于提高等離子體的約束性能有重要的意義。本文基于回旋動(dòng)理學(xué)的積分本征方程,對(duì)托卡馬克中的TEM模和ITG模進(jìn)行了深入研究。首先詳細(xì)研究了在短波長(zhǎng)的TEM (SWTEM)模和短波長(zhǎng)的ITG (SWITG)模的基本性質(zhì)。結(jié)果表明,TEM模和ITG模的kθρs只譜具有兩個(gè)峰值。捕獲電子份額越大時(shí),TEM模和ITG模有更寬的kθρs譜。對(duì)溫度梯度、環(huán)效應(yīng),磁剪切等參數(shù)進(jìn)行討論表明：SWTEM模沿著電子的抗磁漂移方向傳播,而且對(duì)于模的激發(fā)捕獲電子溫度梯度存在閾值；離子溫度梯度對(duì)SWTEM模有強(qiáng)的穩(wěn)定效應(yīng)；在環(huán)效應(yīng)εn0.1的區(qū)域或磁剪切s0.5的區(qū)域,SWTEM模會(huì)被抑制；存在更大份額的捕獲電子時(shí),SWTEM模和SWITG模表現(xiàn)更大的不穩(wěn)定性。然后,單獨(dú)研究了雜質(zhì)模的基本性質(zhì)。雜質(zhì)模驅(qū)動(dòng)的等離子體不穩(wěn)定性通常隨雜質(zhì)離子的質(zhì)量和電荷數(shù)增大而增大,但也有反常的情況,質(zhì)量很大的雜質(zhì)離子可能導(dǎo)致更小的不穩(wěn)定性。雜質(zhì)模的激發(fā)必須使雜質(zhì)離子濃度超過(guò)一定的閾值,且雜質(zhì)離子越輕,電荷數(shù)越低,閾值越大。更強(qiáng)或更弱的磁剪切效應(yīng)都有利于抑制雜質(zhì)模的不穩(wěn)定性。最后,由于雜質(zhì)模和TEM模絕大部分是存在于等離子體邊緣區(qū)域,研究了雜質(zhì)模和TEM模的共存問(wèn)題。結(jié)果表明：在電子密度分布的特征長(zhǎng)度與雜質(zhì)密度分布的特征長(zhǎng)度的比值Lez取越大的負(fù)值、雜質(zhì)離子的濃度f(wàn)z越大、主要離子溫度梯度ηi越大、捕獲電子溫度梯度ηe越小、環(huán)效應(yīng)εn越小等情況下,雜質(zhì)模比TEM模更加危險(xiǎn)。兩支模關(guān)于磁剪切s表現(xiàn)出相同的性質(zhì),較強(qiáng)的磁剪切s3.0基本抑制了模的激發(fā)。這些結(jié)果對(duì)于理解等離子體的反常輸運(yùn)提供有價(jià)值的參考,且為更精確分析輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供重要依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TL631.24;O53

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本文編號(hào)：2789154