發(fā)布時間：2021-10-11 02:13

　　邊緣局域模（ELM）是在高約束（H模）等離子體邊界經(jīng)常出現(xiàn)的一種磁流體力學(xué)不穩(wěn)定性。大幅度邊緣局域模爆發(fā)對ITER、CFETR等未來大型聚變堆裝置而言危害巨大。大幅度ELM不僅影響聚變堆中偏濾器靶板和壁材料的使用壽命,還會產(chǎn)生新的雜質(zhì)污染主等離子體,嚴(yán)重威脅聚變堆的高約束穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。但另一方面,ELM的爆發(fā)又有利于等離子體中雜質(zhì)以及聚變反應(yīng)產(chǎn)生的氦灰的排出。簡而言之,邊緣局域模是一把“雙刃劍”,需要對其加以控制和利用。ITER裝置的基礎(chǔ)運(yùn)行模式為帶有Type-I ELM的高約束運(yùn)行模式。因此,需要發(fā)展邊緣局域模控制技術(shù),緩解ELM的爆發(fā)。CFETR裝置參考的是帶有自發(fā)小幅度ELM的Grassy ELM運(yùn)行模式,因此需要對此模式進(jìn)行深入研究。EAST托卡馬克裝置具有ITER、CFETR等未來聚變堆的全超導(dǎo)、低動量注入、金屬壁等特征,在EAST上開展ELM控制及高頻小幅度ELM運(yùn)行模式的研究可為ITER、CFETR等未來聚變堆提供借鑒。本論文首先分析了EAST上邊緣局域模的特征,包括利用快動探針系統(tǒng)分析了Type-I ELM的動力學(xué)過程,以及建立了EAST上邊緣局域模特征與宏觀等離子體參量的... 

【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)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 能源體系未來發(fā)展趨勢
    1.2 受控?zé)岷司圩兣c托卡馬克
    1.3 H模與臺基區(qū)
    1.4 邊緣局域模
    1.5 本論文研究內(nèi)容與意義
第二章 邊緣局域模研究概述
    2.1 邊緣局域模的理論研究
        2.1.1 邊緣局域�；纠碚摰陌l(fā)展
        2.1.2 Peeling-ballooning模型
    2.2 自發(fā)小、無邊緣局域模研究概況
        2.2.1 EDA H-mode實(shí)驗(yàn)研究
        2.2.2 QH模實(shí)驗(yàn)研究
        2.2.3 Improved mode實(shí)驗(yàn)研究
        2.2.4 Type-Ⅱ ELM實(shí)驗(yàn)研究
        2.2.5 Type-Ⅴ ELM實(shí)驗(yàn)研究
        2.2.6 Grassy ELM實(shí)驗(yàn)研究
    2.3 主動控制邊緣局域模技術(shù)研究概況
        2.3.1 共振磁擾動線圈控制ELM實(shí)驗(yàn)研究
        2.3.2 彈丸調(diào)制注入控制ELM實(shí)驗(yàn)研究
        2.3.3 快速垂直位移控制ELM實(shí)驗(yàn)研究
        2.3.4 超聲分子束注入控制ELM實(shí)驗(yàn)研究
        2.3.5 其它ELM控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究
第三章 EAST上邊緣局域模特征分析
    3.1 EAST托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置
    3.2 EAST上Type-Ⅰ ELM的動力學(xué)過程分析
        3.2.1 EAST快動探針診斷系統(tǒng)
        3.2.2 Type-Ⅰ ELM爆發(fā)中filaments靜電漲落
        3.2.3 Type-Ⅰ ELM爆發(fā)中filaments磁漲落
        3.2.4 Type-Ⅰ ELM爆發(fā)中filaments運(yùn)動速度
        3.2.5 Type-Ⅰ ELM爆發(fā)中filaments的特征小結(jié)
    3.3 EAST上邊緣局域模特征統(tǒng)計分析
        3.3.1 EAST上ELM特征統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫
        3.3.2 ELM頻率、幅度的統(tǒng)計特征
        3.3.3 ELM幅度與I_p、B_t、q_(95)的統(tǒng)計關(guān)系
        3.3.4 ELM幅度與n_(el)、n_(el)/n_(GW)的統(tǒng)計關(guān)系
        3.3.5 ELM幅度與W_(MHD)、β_N、β_p的統(tǒng)計關(guān)系
        3.3.6 ELM幅度與δ、k的統(tǒng)計關(guān)系
        3.3.7 ELM幅度與環(huán)向旋轉(zhuǎn)V_t的統(tǒng)計關(guān)系
        3.3.8 ELM幅度與加熱功率的統(tǒng)計關(guān)系
        3.3.9 ELM特征統(tǒng)計分析小結(jié)
第四章 EAST上低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM技術(shù)研究
    4.1 EAST上邊緣局域模控制技術(shù)的發(fā)展
    4.2 低雜波調(diào)制觸發(fā)邊緣局域模技術(shù)
        4.2.1 EAST托卡馬克上低雜波裝置
        4.2.2 低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM實(shí)驗(yàn)
        4.2.3 低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM期間的臺基剖面演化
        4.2.4 低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM期間的“密度泵出”效應(yīng)
        4.2.5 低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM期間高、低場側(cè)相反磁場擾動
        4.2.6 低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM的物理機(jī)制分析
        4.2.7 低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM的可行性區(qū)間
        4.2.8 低雜波調(diào)制觸發(fā)ELM實(shí)驗(yàn)的分析討論
    4.3 本章小結(jié)
第五章 EAST上高頻小幅度邊緣局域模運(yùn)行模式研究
    5.1 EAST上無/小ELM運(yùn)行模式的發(fā)展
    5.2 EAST上典型高頻小幅度ELM——Grassy ELM放電
    5.3 EAST上Grassy ELM與Type-Ⅰ ELM的實(shí)驗(yàn)對比
        5.3.1 Grassy ELM與Type-Ⅰ ELM峰值熱負(fù)荷對比
        5.3.2 Grassy ELM與Type-Ⅰ ELM的崩塌區(qū)域?qū)Ρ?br>        5.3.3 Grassy ELM與Type-Ⅰ ELM放電的鎢雜質(zhì)排出能力對比
    5.4 EAST上Grassy ELM運(yùn)行參數(shù)區(qū)探索
        5.4.1 Grassy ELM運(yùn)行區(qū)的q_(95)掃描
        5.4.2 Grassy ELM運(yùn)行區(qū)的n_(el)掃描
        5.4.3 不同磁場方向下探索Grassy ELM運(yùn)行
        5.4.4 目前獲得的Grassy ELM運(yùn)行的宏觀參數(shù)區(qū)
    5.5 EAST上Grassy ELM的兼容性探索
        5.5.1 Grassy ELM與低旋轉(zhuǎn)的兼容性探索
        5.5.2 Grassy ELM與高n_(el)/n_(GW)的兼容性探索
        5.5.3 Grassy ELM與高自舉電流份額的兼容性探索
        5.5.4 Grassy ELM與輻射偏濾器的兼容性探索
    5.6 Grassy ELM低q_(95)運(yùn)行以及對低雜波依賴性探索
        5.6.1 Grassy ELM低q_(95)運(yùn)行探索
        5.6.2 Grassy ELM對低雜波依賴性探索
    5.7 Grassy ELM物理機(jī)制探索
        5.7.1 國內(nèi)外已有的Grassy ELM物理機(jī)制的理解
        5.7.2 EAST上Grassy ELM的線性不穩(wěn)定性分析
        5.7.3 EAST上Grassy ELM的非線性不穩(wěn)定性分析
    5.8 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)及展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 未來工作展望
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


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]EAST全超導(dǎo)托卡馬克高約束穩(wěn)態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展[J]. 萬寶年,徐國盛.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2019(04)
[2]可控核聚變科學(xué)技術(shù)前沿問題和進(jìn)展[J]. 高翔,萬元熙,丁寧,彭先覺.  中國工程科學(xué). 2018(03)
[3]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)
[4]Investigation of LHCD Efficiency and Transformer Recharging in the EAST Tokamak[J]. 李妙輝,丁伯江,李文科,孔二華,單家方,劉甫坤,王茂,徐旵東.  Plasma Science and Technology. 2012(03)
[5]Recent Results of LHCD Experiments in EAST[J]. 丁伯江,孔二華,李妙輝,秦永亮,張磊,A.EKEDAHL,Y.PEYSSON,王茂,徐旵東,胡懷傳,黃懿云,徐國盛,單家方,劉甫坤,趙燕平,高翔,萬寶年,李建剛.  Plasma Science and Technology. 2011(02)
[6]大科學(xué)工程:在探索與造物之間——以中國EAST托卡馬克核聚變裝置的建造為例[J]. 王大明.  工程研究-跨學(xué)科視野中的工程. 2007(00)
[7]Physical Engineering Test and First Divertor Plasma Configuration in EAST[J]. 萬寶年.  Plasma Science and Technology. 2007(02)
[8]Design of a New Water Load for S-band 750 kW Continuous Wave High Power Klystron Used in EAST Tokamak[J]. 劉亮,劉甫坤,單家芳,匡光力.  Plasma Science and Technology. 2007(02)

博士論文
[1]托卡馬克邊界雜質(zhì)輸運(yùn)相關(guān)研究[D]. 張鵬飛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號：3429586