中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆CFETR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式的設(shè)計(jì)目的是達(dá)到CFETR的科學(xué)目標(biāo)。為了研究其物理可行性,本論文開展了 CFETR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式的演化設(shè)計(jì)研究。首先在CFETR集成設(shè)計(jì)平臺(tái)上構(gòu)建了 TSC與ONETWO耦合計(jì)算流程,來設(shè)計(jì)輔助加熱模式下的等離子體演化。然后通過DIII-D與EAST裝置實(shí)驗(yàn)的模擬來驗(yàn)證流程的正確性與模型的有效性。根據(jù)DIII-D與EAST的模擬經(jīng)驗(yàn),本文開展了 CFETR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式的演化設(shè)計(jì)研究,給出了爬升、平頂和著陸三個(gè)階段都符合CFETR設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)模式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方案,并對輔助加熱系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析與優(yōu)化。本論文的其主要的成果與亮點(diǎn)在于如下幾個(gè)方面:1、在CFETR集成設(shè)計(jì)平臺(tái)上建立了 TSC與ONETWO耦合計(jì)算流程,將等離子體平衡演化與輔助加熱耦合,為CFETR完整的演化設(shè)計(jì)提供有效的工具。編寫TSC計(jì)算結(jié)果和不穩(wěn)定分析程序與工程分析軟件ANSYS的接口,分別用于分析理想不穩(wěn)定性和工程結(jié)構(gòu)的電磁載荷。并選取了 3炮DIII-D ITER-like的中性束放電與1炮EAST歐姆放電實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了流程的各個(gè)模塊的有效性。2、開展了 DIII-D ITER-li... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 聚變能
        1.1.1 世界能源危機(jī)
        1.1.2 聚變能
    1.2 磁約束聚變與托卡馬克裝置
        1.2.1 磁約束核聚變
        1.2.2 托卡馬克裝置
    1.3 中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）
        1.3.1 CFETR簡介
        1.3.2 CFETR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式
    1.4 論文研究背景
        1.4.1 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式
        1.4.2 托卡馬克等離子體演化
        1.4.3 集成模擬工具
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第2章 等離子體演化的理論模型與數(shù)值方法
    2.1 TSC程序中的理論模型與數(shù)值方法
        2.1.1 托卡馬克模型與計(jì)算區(qū)域
        2.1.2 二維磁面演化
        2.1.3 磁面內(nèi)一維輸運(yùn)
        2.1.4 新經(jīng)典等離子體電阻
        2.1.5 電子離子熱輸運(yùn)
        2.1.6 粒子輸運(yùn)
        2.1.7 雜質(zhì)與輻射計(jì)算
        2.1.8 真空室與導(dǎo)體區(qū)域
        2.1.9 等離子體控制系統(tǒng)
        2.1.10 數(shù)值計(jì)算方法
    2.2 ONETWO程序簡介
    2.3 輔助加熱程序
        2.3.1 中性束加熱與NUBEAM程序
        2.3.2 電子回旋波與TORAY程序
        2.3.3 低雜波與LSC程序
    2.4 TSC與ONETWO耦合計(jì)算流程
        2.4.1 耦合計(jì)算流程框圖
        2.4.2 迭代實(shí)現(xiàn)與結(jié)果收斂
    2.5 小結(jié)
第3章 DIII-D與EAST實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.1 DIII-D放電模擬
        3.1.1 構(gòu)建TSC中DIII-D幾何模型
        3.1.2 等離子體控制模型與物理假設(shè)
        3.1.3 實(shí)驗(yàn)與放電模擬結(jié)果
        3.1.4 爬升階段不同輸運(yùn)模型模擬等離子體內(nèi)感比壓的區(qū)別
        3.1.5 爬升階段不同輸運(yùn)模型模擬等離子體伏秒消耗的區(qū)別
        3.1.6 電流爬升小結(jié)與輸運(yùn)模型分析
        3.1.7 平頂階段不同輸運(yùn)模型驗(yàn)證
    3.2 EAST放電模擬
        3.2.1 構(gòu)建TSC中EAST幾何模型
        3.2.2 EAST放電模擬設(shè)置與結(jié)果
    3.3 小結(jié)
第4章 CFETR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式演化設(shè)計(jì)
    4.1 CFETR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式的演化設(shè)計(jì)流程綜述
    4.2 CFETR高約束H模感應(yīng)放電
        4.2.1 構(gòu)建TSC中CFETR幾何模型
        4.2.2 CFETR演化設(shè)計(jì)的物理假設(shè)
        4.2.3 CFETR H模感應(yīng)放電結(jié)果
    4.3 電流爬升階段優(yōu)化
        4.3.1 CFETR伏秒消耗的限制與伏秒優(yōu)化方向
        4.3.2 爬升率優(yōu)化分析
        4.3.3 有效電荷數(shù)Zeff分析
        4.3.4 爬升過程中的位型設(shè)計(jì)
        4.3.5 電子回旋波輔助爬升
        4.3.6 低雜波波輔助爬升
        4.3.7 爬升階段不同輸運(yùn)模型的驗(yàn)證
        4.3.8 TSC與ANSYS耦合分析爬升階段被動(dòng)導(dǎo)體的電磁載荷
    4.4 平頂階段優(yōu)化
        4.4.1 平頂設(shè)計(jì)的目標(biāo)
        4.4.2 中性束與電子回旋波耦合加熱
        4.4.3 中性束與低雜波耦合加熱
        4.4.4 低雜波與電子回旋波耦合加熱
        4.4.5 與CFETR預(yù)計(jì)目標(biāo)比較與分析
        4.4.6 理想不穩(wěn)定分析
    4.5 等離子體軟著陸階段
        4.5.1 全L模著陸與H-L轉(zhuǎn)換著陸
        4.5.2 兩種軟著陸方式對比
    4.6 演化過程中CFETR輔助加熱參數(shù)的分析與優(yōu)化
        4.6.1 中性束加熱能量與注入位置分析
        4.6.2 不同中性束參數(shù)的演化結(jié)果
        4.6.3 電子回旋波的注射角度與位置分析
        4.6.4 低雜波加熱平行折射率與入射位置分析
    4.7 小結(jié)
第5章 論文總結(jié)與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 論文特色與創(chuàng)新
    5.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3158714