外扭曲模是與等離子體大破裂相關(guān)的最強(qiáng)烈的宏觀磁流體不穩(wěn)定性,它以阿爾芬時(shí)間尺度快速增長且模式結(jié)構(gòu)具有全局性,理論上可以被足夠靠近等離子體邊界的理想壁完全抑制。然而,實(shí)際的導(dǎo)體壁存在電阻,當(dāng)?shù)入x子體約束時(shí)間超過電阻壁上“磁擴(kuò)散”時(shí)間時(shí),擾動(dòng)磁場會向電阻壁外“滲漏”,外扭曲模變成新的以壁上電流衰減時(shí)間尺度緩慢增長的電阻壁模。外扭曲模和電阻壁模是由等離子體電流或壓強(qiáng)梯度驅(qū)動(dòng)的不穩(wěn)定性,它們使等離子體放電時(shí)間和裝置高比壓的獲得受限,嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致等離子體大破裂,引起托卡馬克運(yùn)行中斷,甚至對第一壁造成傷害。因此,研究外扭曲模和電阻壁模對未來先進(jìn)托卡馬克實(shí)現(xiàn)長脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行具有重要意義。等離子體極向截面形狀影響聚變裝置的放電性能,是未來反應(yīng)堆（如DEMO）的重要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。在未來ITER高約束運(yùn)行模式下產(chǎn)生的邊緣局域模會降低裝置儲能,影響對芯部等離子體的約束,對面向等離子體材料造成損害。在負(fù)三角形變的等離子體位形中,平衡磁場的好曲率份額大于壞曲率份額,這一優(yōu)點(diǎn)可將邊緣局域模修正為高頻小振幅的爆發(fā),從而降低模式峰值功率損耗;同時(shí)由于負(fù)三角形變位形中磁阱的缺失和較大的臺基區(qū)壓強(qiáng)梯度,導(dǎo)致了磁流體比壓極限... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 核聚變能研究背景
    1.2 托卡馬克
        1.2.1 托卡馬克磁約束位形
        1.2.2 環(huán)形等離子體中的粒子運(yùn)動(dòng)
        1.2.3 等離子體的平衡和不穩(wěn)定性
    1.3 宏觀磁流體不穩(wěn)定性線性分析方法
        1.3.1 簡正模分析法
        1.3.2 能量原理法
    1.4 兩種宏觀磁流體不穩(wěn)定性
        1.4.1 外扭曲模
        1.4.2 電阻壁模
    1.5 負(fù)三角形變等離子體位形
    1.6 本文主要研究思路
*程序及其模型簡介">2 MARS-^*程序及其模型簡介
    2.1 MARS程序磁流體模型簡述
        2.1.1 等離子體區(qū)域
        2.1.2 真空與導(dǎo)體壁
    2.2 MARS-F程序反饋控制模型簡述
    2.3 MARS-K程序動(dòng)理學(xué)模型簡述
    2.4 MARS-Q程序準(zhǔn)線性說明
*程序計(jì)算方法">    2.5 MARS-^*程序計(jì)算方法
    2.6 本章小結(jié)
3 托卡馬克中正負(fù)三角形變等離子體位形對外扭曲模穩(wěn)定性影響的對比研究
    3.1 引言
    3.2 平衡位形說明
    3.3 理想壁對理想外扭曲模穩(wěn)定性的作用
    3.4 動(dòng)理學(xué)效應(yīng)和等離子體旋轉(zhuǎn)對理想外扭曲模穩(wěn)定性的作用
    3.5 動(dòng)理學(xué)效應(yīng)對電阻壁模穩(wěn)定性的作用
    3.6 本章小結(jié)
4 反饋對負(fù)三角形變托卡馬克等離子體中理想外扭曲模和電阻壁模影響的數(shù)值研究
    4.1 引言
    4.2 平衡位形及反饋線圈幾何位形說明
    4.3 理想外扭曲模的反饋穩(wěn)定作用
    4.4 電阻壁模的反饋穩(wěn)定作用
        4.4.1 單排主動(dòng)線圈對電阻壁模的控制
        4.4.2 雙排主動(dòng)線圈對電阻壁模的控制
        4.4.3 主動(dòng)線圈徑向位置對電阻壁模的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 解析研究反饋對負(fù)三角形變托卡馬克等離子體中電阻壁模的影響
    5.1 引言
    5.2 單極點(diǎn)模型下主動(dòng)線圈反饋增益相位對電阻壁模的作用
    5.3 多模式圓柱模型下主動(dòng)線圈通過傳感器徑向位置時(shí)閉環(huán)增長率的跳變
    5.4 本章小結(jié)
6 研究結(jié)論與工作展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A MARS-K中擾動(dòng)壓強(qiáng)張量分析
附錄B 磁阱與磁力線曲率的關(guān)系
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]核聚變將最終成為未來的能源嗎?[J]. 陳永靜,葛智剛,劉麗樂.  科學(xué)通報(bào). 2016(10)
[2]ITER計(jì)劃與聚變能發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 張一鳴,曾麗萍,沈欣媛,張利,丁亞清,肖成馨,康衛(wèi)紅,王海.  核聚變與等離子體物理. 2013(04)
[3]聚變發(fā)電還有多遠(yuǎn)?[J]. 雷奕安.  大學(xué)物理. 2012(07)
[4]國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）計(jì)劃與未來核聚變能源[J]. 潘傳紅.  物理. 2010(06)
[5]HL-2M裝置控制系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)[J]. 夏凡,陳燎原,宋顯明,張錦華,羅萃文,潘宇東.  核聚變與等離子體物理. 2009(04)
[6]可控核聚變與國際熱核實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃[J]. 馮開明.  中國核電. 2009(03)
[7]J-TEXT裝置中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 楊州軍,莊革,胡希偉,張明,邱勝順,黃禮華.  核聚變與等離子體物理. 2009(02)
[8]ITER計(jì)劃和核聚變研究的未來[J]. 張一鳴.  真空與低溫. 2006(04)
[9]可控核聚變與ITER計(jì)劃[J]. 馮開明.  現(xiàn)代電力. 2006(05)
[10]球形環(huán)研究概述[J]. 王愛科,程發(fā)銀,董家齊,李正武.  核科學(xué)與工程. 2003(01)

博士論文
[1]托卡馬克中外扭曲模與電阻壁模的數(shù)值研究[D]. 劉超.大連理工大學(xué) 2015
[2]托卡馬克中等離子體旋轉(zhuǎn)與反饋對電阻壁模的協(xié)同作用[D]. 夏國良.大連理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]核能安全發(fā)展的倫理研究[D]. 宋嘉穎.南京理工大學(xué) 2013



本文編號：3042365