托卡馬克中高約束模式等離子體經(jīng)常伴隨著周期性爆發(fā)的邊界局域�，F(xiàn)象,帶來的瞬態(tài)熱負(fù)荷會(huì)對真空室第一壁等結(jié)構(gòu)帶來損傷,有效控制邊界局域模爆發(fā)是下一代磁約束聚變裝置面臨的重大挑戰(zhàn),理解托卡馬克臺(tái)基等離子體穩(wěn)定性對有效控制邊界局域模有重要意義。EAST托卡馬克裝置上各種分布測量診斷的發(fā)展,為等離子體動(dòng)理學(xué)平衡計(jì)算以及后續(xù)的臺(tái)基穩(wěn)定性分析提供了基礎(chǔ)條件。本文主要內(nèi)容包括EAST托卡馬克裝置上鋰束束發(fā)射光譜診斷的介紹以及對邊界電子密度分布的測量,利用可見光相機(jī)對等離子體最外閉合磁面位置的觀測方法,對EAST托卡馬克上長脈沖高約束放電條件下的等離子體進(jìn)行動(dòng)理學(xué)平衡計(jì)算并利用ELITE程序分析臺(tái)基理想線性剝離-氣球模穩(wěn)定性,最后建立物理模型揭示了 E×B流剪切驅(qū)動(dòng)臺(tái)基低環(huán)向模數(shù)扭曲/剝離模線性不穩(wěn)定的物理機(jī)制。本文主要研究內(nèi)容及相應(yīng)結(jié)果概括如下:參與了 EAST托卡馬克裝置上鋰束束發(fā)射光譜（Li-BES）診斷系統(tǒng)的建設(shè),目前該診斷系統(tǒng)中APD相機(jī)為32×4（徑向×極向）道,徑向可觀測范圍約30cm,每一道的徑向空間分辨率接近1cm,APD相機(jī)的最高采樣率可達(dá)2MHz�；谂鲎草椛淠Ｐ�,編寫了邊界電子密... 

【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)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１托卡馬克裝置示意圖??加上由等離子體電流產(chǎn)生的極向磁場構(gòu)成螺旋形的約束磁場，并形成環(huán)形封閉的??

徑向電場剪切增加，會(huì)抑制邊界湍流輸運(yùn)，邊界等離子體溫度和密度分布變得更??加陡峭，即自發(fā)形成邊界輸運(yùn)壘。邊界輸運(yùn)壘的形成可以提高芯部等離子體壓力，??從而改善能量約束時(shí)間。圖１．２（ａ）中展示了?Ｌ模和Ｈ模運(yùn)行條件下，典型的邊界??等離子體壓力分布�？梢钥吹�，邊界壓力分布在Ｈ模條件下更加陡峭，同時(shí)伴??隨著較大的邊界電流峰值，如圖１．２（ｂ），這也為邊界局域模的爆發(fā)提供了自由能。??３?Ｐｌａｓｍａ?＾?１?Ｉ??ａ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｐｅｄｅｓｔａｌ??、?Ｐｌａｓｍａ??ｋ?￣?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?．?？八??Ｈ－ｍｏｄｅ?一?ｖ?／??＾＾＾＾?Ｐｅｄｅｓｔａ．?＿??，ｐｉｍｓｍｍ?Ｃｕｒｒｍｎｔ／／??０?１?０．９?０．９５?１．０??Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｒａｄｉｕｓ?｜（７裏＞?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｒａｄｉｕｓ?（ｒ／ａ）??圖１．２?（ａ）Ｌ模和Ｈ模典型壓力分布比較和（ｂ）Ｈ模典型邊界壓力分布和不同碰撞率條件下的??電流密度分布。??邊界陡峭的壓力分布和較大的電流峰值會(huì)驅(qū)動(dòng)邊界局域模的爆發(fā)，這種準(zhǔn)周??期的邊界不穩(wěn)定現(xiàn)象會(huì)帶走邊界區(qū)域的一部分粒子和能量。這種不穩(wěn)定性的時(shí)間??尺度通常在毫秒量級，并可能會(huì)使等離子體能量約束時(shí)間減�。保埃ィ玻埃ィ郏保ǎ�。邊??界局域模爆發(fā)釋放的熱流會(huì)對裝置第一壁等結(jié)構(gòu)帶來損傷，是下一代聚變裝置亟??需避免的。同時(shí)，邊界局域模的爆發(fā)會(huì)向外釋放等離子體粒子，有助于等離子體??排出雜質(zhì)粒子

徑向電場剪切增加，會(huì)抑制邊界湍流輸運(yùn)，邊界等離子體溫度和密度分布變得更??加陡峭，即自發(fā)形成邊界輸運(yùn)壘。邊界輸運(yùn)壘的形成可以提高芯部等離子體壓力，??從而改善能量約束時(shí)間。圖１．２（ａ）中展示了?Ｌ模和Ｈ模運(yùn)行條件下，典型的邊界??等離子體壓力分布�？梢钥吹�，邊界壓力分布在Ｈ模條件下更加陡峭，同時(shí)伴??隨著較大的邊界電流峰值，如圖１．２（ｂ），這也為邊界局域模的爆發(fā)提供了自由能。??３?Ｐｌａｓｍａ?＾?１?Ｉ??ａ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｐｅｄｅｓｔａｌ??、?Ｐｌａｓｍａ??ｋ?￣?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?．?？八??Ｈ－ｍｏｄｅ?一?ｖ?／??＾＾＾＾?Ｐｅｄｅｓｔａ．?＿??，ｐｉｍｓｍｍ?Ｃｕｒｒｍｎｔ／／??０?１?０．９?０．９５?１．０??Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｒａｄｉｕｓ?｜（７裏＞?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｒａｄｉｕｓ?（ｒ／ａ）??圖１．２?（ａ）Ｌ模和Ｈ模典型壓力分布比較和（ｂ）Ｈ模典型邊界壓力分布和不同碰撞率條件下的??電流密度分布。??邊界陡峭的壓力分布和較大的電流峰值會(huì)驅(qū)動(dòng)邊界局域模的爆發(fā)，這種準(zhǔn)周??期的邊界不穩(wěn)定現(xiàn)象會(huì)帶走邊界區(qū)域的一部分粒子和能量。這種不穩(wěn)定性的時(shí)間??尺度通常在毫秒量級，并可能會(huì)使等離子體能量約束時(shí)間減�。保埃ィ玻埃ィ郏保ǎ�。邊??界局域模爆發(fā)釋放的熱流會(huì)對裝置第一壁等結(jié)構(gòu)帶來損傷，是下一代聚變裝置亟??需避免的。同時(shí)，邊界局域模的爆發(fā)會(huì)向外釋放等離子體粒子，有助于等離子體??排出雜質(zhì)粒子

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Realization of minute-long steady-state H-mode discharges on EAST[J]. 龔先祖,萬寶年,李建剛,錢金平,李二眾,劉甫坤,趙燕平,王茂,徐旵東,A M GAROFALO,Annika EKEDAH,丁斯曄,黃娟,張凌,臧慶,劉海慶,曾龍,林士耀,沈飆,張斌,邵林明,肖炳甲,胡建生,胡純棟,胡立群,王亮,孫有文,徐國盛,梁云峰,項(xiàng)農(nóng).  Plasma Science and Technology. 2017(03)
[2]Q-Band X-Mode Reflectometry and Density Profile Reconstruction[J]. 屈浩,張濤,張壽彪,文斐,王嵎民,孔德峰,韓翔,楊曜,高宇,黃燦斌,蔡劍青,高翔,the EAST team.  Plasma Science and Technology. 2015(12)
[3]EAST超導(dǎo)托卡馬克[J]. 萬寶年,徐國盛.  科學(xué)通報(bào). 2015(23)
[4]Density Profile and Fluctuation Measurements by Microwave Reflectometry on EAST[J]. 張壽彪,高翔,凌必利,王嵎民,張濤,韓翔,劉子奚,布景亮,李建剛,EAST team.  Plasma Science and Technology. 2014(04)
[5]Development of a Thomson Scattering Diagnostic System on EAST[J]. 臧慶,趙君煜,楊利,胡慶生,賈燕慶,張濤,席曉琦,S.H.BHATTI,高翔.  Plasma Science and Technology. 2010(02)
[6]慣性約束聚變[J]. 徐至展.  自然雜志. 1986(01)



本文編號(hào)：3262787