托卡馬克是目前實現(xiàn)可控核聚變從而解決能源危機與環(huán)境問題最有希望的磁約束聚變裝置之一。在托卡馬克實驗中觀測到的粒子、能量及動量輸運都遠大于經(jīng)典(包含新經(jīng)典)理論的預測值,人們稱這種無法用碰撞理論解釋的輸運現(xiàn)象為反常輸運。托卡馬克等離子體中微觀漂移波不穩(wěn)定性驅(qū)動的湍流被普遍認為是引起反常輸運的主要貢獻者。大量研究表明,屬于離子拉莫爾回旋半徑尺度的漂移波不穩(wěn)定性主要有離子溫度梯度模(Ion Temperature Gradient mode,ITG 模)和捕獲電子模(Trapped Electron Mode,TEM)。因此闡明這兩種不穩(wěn)定性的物理性質(zhì),探索控制它們的手段,對理解等離子體的基本行為和先進磁約束聚變研究都具有重要意義。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,回旋動理學模擬已經(jīng)成為研究托卡馬克等離子體中微觀不穩(wěn)定性及湍動輸運的主要工具。本論文應用回旋動理學理論及數(shù)值代碼,系統(tǒng)地研究了托卡馬克含雜質(zhì)等離子體中的ITG模和TEM,等離子體形變效應對ITG模不穩(wěn)定性的影響,以及中空密度分布下ITG模和TEM的特性。本論文研究內(nèi)容對于理解湍動輸運的物理機制以及微觀不穩(wěn)定性的控制有很大的幫助,并為改善等離子體的...

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 聚變能與托卡馬克
    1.2 微觀湍流與輸運概述
        1.2.1 碰撞輸運
        1.2.2 湍動輸運
        1.2.3 漂移波不穩(wěn)定性
        1.2.4 回旋動理學理論及模擬
    1.3 離子溫度梯度模和捕獲電子模的研究進展
        1.3.1 離子溫度梯度模
        1.3.2 捕獲電子模
    1.4 局域平衡模型下的回旋動理學積分本征方程
        1.4.1 Vlasov-Maxwell方程組
        1.4.2 積分本征方程
        1.4.3 數(shù)值處理
    1.5 本論文研究內(nèi)容
2 含雜質(zhì)等離子體中捕獲電子模、離子溫度梯度模的研究
    2.1 研究背景
    2.2 模型和方程
    2.3 數(shù)值結果
        2.3.1 雜質(zhì)對捕獲電子模的影響
        2.3.2 雜質(zhì)模和捕獲電子模的耦合
        2.3.3 離子溫度梯度模和捕獲電子模的耦合
    2.4 本章小結
3 非圓截面等離子體中離子溫度梯度模的研究
    3.1 研究背景
    3.2 Miller局域平衡模型
    3.3 積分本征方程
    3.4 數(shù)值結果
    3.5 本章小結
4 中空密度分布下離子溫度梯度模和捕獲電子模的研究
    4.1 研究背景
    4.2 局域模型下的離子溫度梯度模和捕獲電子模
        4.2.1 離子溫度梯度模
        4.2.2 捕獲電子模
        4.2.3 離子溫度梯度模和捕獲電子模的耦合
    4.3 全域離子溫度梯度模和捕獲電子模
        4.3.1 模型和方程
        4.3.2 數(shù)值結果
    4.4 本章小結
5 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 展望
參考文獻
附錄A 符號索引
附錄B 非圓截面局域平衡模型下積分本征方程詳細推導過程
攻讀博士學位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3860993