撕裂模不穩(wěn)定性是托卡馬克裝置中磁能轉(zhuǎn)化為等離子體動能和熱能的方式之一。這種不穩(wěn)定性可能引起托卡馬克等離子體的約束變差,甚至引發(fā)大破裂。因此,研究如何在實驗中避免撕裂模不穩(wěn)定性的產(chǎn)生及撕裂模出現(xiàn)后的控制方法是非常重要的。為改善電流分布,在有理磁面附近加入驅(qū)動電流,實驗和理論表明射頻波電流驅(qū)動可以有效抑制撕裂模不穩(wěn)定性。射頻波電流驅(qū)動抑制撕裂模不穩(wěn)定性仍有許多問題需要進一步探討和解釋。本論文首先在直圓柱位形下,采用不可壓縮磁流體模型,依據(jù)基本方程組模擬出大環(huán)徑比下托卡馬克等離子體的狀態(tài),然后采用高斯分布形式,引入外部驅(qū)動電流。研究了驅(qū)動電流的分布特征,包括電流分布的峰值和半高寬。然后測試不同外部電流環(huán)境下等離子體運動狀態(tài)的變化,研究了直圓柱位形中外部驅(qū)動電流對2/1及3/1撕裂模的影響。模擬具有不同分布特征的外部驅(qū)動電流,或者固定電流特征不變,改變注入時間,觀察不同外部條件下撕裂模磁島寬度的變化。研究表明采取沿徑向沉積具有高斯分布的外部驅(qū)動電流在有理面上的方式,能夠有效減緩2/1單撕裂模及3/1雙撕裂模的發(fā)展。當2/1單撕裂模發(fā)展起來后,加入局部驅(qū)動電流,觀察磁島寬度,發(fā)現(xiàn)增長速度明顯減緩... 

【文章來源】：南華大學湖南省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

所示，這是建立在Harries電流片和X點重聯(lián)位形上的圖1.1磁場重聯(lián)示意圖

圖 1.2 破裂不穩(wěn)定性的發(fā)展示意圖撕裂模對磁場和磁面的破壞降低了可實現(xiàn)的等離子體壓強。原來磁場位形的約束特征改變，形成的磁島增強了輸運過程。另外，撕裂模的演化會破壞等離子體平衡和托卡馬克的約束、降低裝置運行效率、阻礙等離子體旋轉(zhuǎn)、降低等離子體能量和角動量以及等離子體的溫度和密度，甚至導致大破裂。這些嚴重限制了托卡馬克裝置的穩(wěn)定運行。圖 1.2 表示在等離子體發(fā)生破裂前通常會出現(xiàn)密度增加等一系列征兆，當然也存在沒有征兆突然出現(xiàn)破裂的情況。稱第一階段為孕育階段，隨后的第二階段是先兆階段，此時緊隨著會出現(xiàn)不穩(wěn)定性擾動。例如先發(fā)生 m=2 的磁場振蕩，孕育階段振蕩幅度很小并達到飽和，在隨后的征兆階段振幅迅速增大，一般中型托卡馬克的征兆階段約為 10ms。當不穩(wěn)定性擾動超過臨界值后，進入到第三階段即快速發(fā)展階段。此時等離子體中心溫度迅速降低，電流的徑向分布剖面被拉平，環(huán)

匹配外區(qū)和內(nèi)區(qū)解，得到撕裂模增長率定標。通過圖2.1，用唯象理論分析撕裂模產(chǎn)生的物理圖像。圖中，平衡剪切磁場為()0Bxy，假設初始的擾動磁場存在形式t1xB(y)sinkye ……………………………（2.1）由法拉第定律可以得到擾動電場t1zcoskyekE ………………………………（2.2）在有限電阻等離子體中擾動電場可以產(chǎn)生電流圖 2.1 撕裂模示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]外部驅(qū)動電流抑制雙撕裂模的發(fā)展[J]. 楊振,路興強,龔學余.  計算物理. 2015(05)
[2]雙撕裂模非線性演化過程中有理面上的剪切流[J]. 李新霞,路興強,龔學余.  計算物理. 2011(06)
[3]HL-1M裝置上MHD不穩(wěn)定性磁擾動的探測和分析[J]. 楊青巍,崔正英,劉莉.  核聚變與等離子體物理. 2003(01)
[4]LHCD期間HL-1M裝置等離子體中心區(qū)域的MHD行為[J]. 郭干城,劉儀,鐘云澤,付炳忠,董賈福.  核聚變與等離子體物理. 1998(S1)
[5]HL-1M裝置上低混雜波電流驅(qū)動實驗研究[J]. 劉永,李曉東,饒軍,薛思文,宣偉民,袁勇,洪文玉.  核聚變與等離子體物理. 1998(S1)
[6]用電子迴旋共振加熱抑制托卡馬克中的撕裂模[J]. 汪茂泉,詹如娟.  物理學報. 1986(09)



本文編號：3374647