未來磁約束聚變堆需要實現(xiàn)高溫、高壓、高約束堆芯燃料等離子體的長時間穩(wěn)定控制。然而,非燃料雜質(zhì)離子和氦灰（慢化后的聚變產(chǎn)物alpha粒子）在裝置芯部的聚集,會引起輻射增強(qiáng)和燃料稀釋,導(dǎo)致聚變等離子體溫度和聚變功率下降,甚至?xí)T發(fā)等離子體大破裂,對聚變堆裝置的安全運行造成巨大的危害。雜質(zhì)聚芯的避免和控制是實現(xiàn)未來反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)安全運行的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。實驗觀測到橫越磁力線的粒子輸運遠(yuǎn)高于經(jīng)典和新經(jīng)典碰撞理論預(yù)測的水平,這種現(xiàn)象被稱為反常輸運,與漂移波湍流有密切關(guān)系。漂移波非線性相互作用可以驅(qū)動帶狀流,帶狀流反過來又可以抑制漂移波湍流和反常輸運。因此,理解雜質(zhì)與漂移波-帶狀流系統(tǒng)的相互作用、研究雜質(zhì)對等離子體約束性能的影響、避免雜質(zhì)聚芯是實現(xiàn)聚變堆高約束穩(wěn)態(tài)安全運行亟待解決的問題。本論文系統(tǒng)地研究了雜質(zhì)對漂移波-帶狀流系統(tǒng)的影響,開展了湍流雜質(zhì)輸運的理論研究。以反彈動理學(xué)為理論工具,推導(dǎo)了包含雜質(zhì)效應(yīng)在內(nèi)的任意波長殘余帶狀流的統(tǒng)一解析表達(dá)式,系統(tǒng)地分析了氘-氚等離子體中不同種類雜質(zhì)對殘余帶狀流的影響。研究結(jié)果表明:雜質(zhì)對長波殘余帶狀流的影響比較微弱;回旋半徑大于（小于）有效離子回旋半徑的雜質(zhì)可以提... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

聚變反應(yīng)截面隨氘離子能量的變化

圖 1-3 中國磁約束聚變發(fā)展路線圖[4]。 漂移波-帶狀流系統(tǒng)概述 1.1 節(jié)所述，維持較好的等離子體約束是實現(xiàn)聚變堆穩(wěn)態(tài)高參數(shù)運行的一。目前托卡馬克裝置主要使用較強(qiáng)的磁場來約束等離子體。如圖 1-4 所tps://www.euro-fusion.org/），托卡馬克裝置的總磁場 B 包括外加縱場線圈磁場tB 和等離子體環(huán)向電流產(chǎn)生的極向磁場 B ， 和 組成的螺旋狀磁約束和維持穩(wěn)定的等離子體。然而，磁場的彎曲和梯度、電場、庫侖碰撞體的壓強(qiáng)梯度（包括溫度梯度和密度梯度）等因素會引起橫越磁力線（cros子、動量和熱量等輸運過程[6]。輸運過程使得帶電粒子的約束并非像最初完美。因此，實現(xiàn)較好的等離子體約束需要理解輸運過程的物理機(jī)制。

4 托卡馬克的磁場位形。（引自 https://www.euro-fusion.org/的時空尺度輸運理論之前，有必要對等離子體中涉及的時空尺同時空尺度的問題時，所采用的描述方法以及所適用


本文編號：3263961