本論文通過單粒子模擬探究了徑向電場對洛克希德馬丁公司提出的先進(jìn)緊湊型磁鏡裝置(Compact Fusion Reactor,CFR)中粒子約束性能的影響。磁約束裝置中的徑向電場對高能粒子的約束性能起著至關(guān)重要的作用,通過施加徑向電場改變高能粒子的平行速度,從而影響高能粒子在磁約束裝置中的運動情況,降低粒子損失率。論文從畢奧-薩法爾定律出發(fā),嚴(yán)格推導(dǎo)出由多個半徑和電流方向不同的共軸電流線圈組成的先進(jìn)緊湊型磁鏡裝置CFR的磁場模型。單粒子在電磁場中的漂移運動和絕熱不變量對粒子軌道具有重要影響,精確研究單粒子運動軌跡有助于對CFR裝置內(nèi)高能量粒子的約束情況進(jìn)行系統(tǒng)的評估。研究過程中,我們使用了四階龍格-庫塔算法(Fouth-order Runge-Kutta,RK4)和Boris算法兩種不同的數(shù)值算法來推動粒子的軌道方程。四階龍格-庫塔算法能夠在短時間內(nèi)很好地數(shù)值求解粒子在電磁場中的運動方程,模擬粒子運動軌跡,但該方法在推動過程中粒子能量誤差會隨模擬時間的積累不斷增大,導(dǎo)致軌跡失真明顯。與RK4方法不同的是,新發(fā)展的Boris算法可以嚴(yán)格地保證高能量粒子在沒有徑向電場的情況下的能量守恒,即使在...

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1托卡馬克裝置

先進(jìn)磁鏡裝置中徑向電場對高能粒子約束性能的研究21.1.1托卡馬克裝置二十世紀(jì)五十年代前蘇聯(lián)科學(xué)家伊戈爾·塔姆，安德烈·薩哈羅夫，和列夫·阿齊莫維齊等人發(fā)明了托卡馬克裝置(Tokamak)，如圖1.1所示。[3,6,7]它主要由環(huán)向磁場線圈、平衡磁場線圈、歐姆變壓器、真空室及抽氣....

圖1.2仿星器Figure1.2stellarator

西華大學(xué)碩士畢業(yè)論文3所示。圖1.2仿星器Figure1.2stellarator仿星器的工藝復(fù)雜，加工和安裝的精確度要求也比較高。但是由于其極向場是由外線圈決定的，物理上比托卡馬克更為簡單。它不存在環(huán)形等離子體電流引發(fā)的問題，如等離子體破裂；還具有長時間穩(wěn)態(tài)運行，不受格林沃德密....

圖1.3KAMX結(jié)構(gòu)示意圖

只是研究基礎(chǔ)等離子體特性的實驗裝置，而是可以作為聚變中子源和聚變反應(yīng)的核反應(yīng)堆，Post提出了采用全軸對稱的動力學(xué)穩(wěn)定的級聯(lián)磁鏡作為磁鏡聚變反應(yīng)堆并獲得了廣泛的認(rèn)可。[30–33]迄今，磁鏡裝置作為主要的線型聚變裝置發(fā)展十分迅速。中國最大的串列磁鏡裝置KMAX(KedaMirro....

圖1.4CFR裝置(a)構(gòu)造；(b)等離子體分布；Fig.1.4(a)ThestructureofCFRmachine;(b)PlasmadistributioninCFR洛克希德馬丁公司臭鼬工廠于2014年便公布了其核聚變項目的相關(guān)進(jìn)展，由航空工程師托馬斯·麥圭爾負(fù)責(zé)的CFR裝置研發(fā)項目(T4項目)取得了長足的進(jìn)步

先進(jìn)磁鏡裝置中徑向電場對高能粒子約束性能的研究6圖1.4CFR裝置(a)構(gòu)造；(b)等離子體分布；Fig.1.4(a)ThestructureofCFRmachine;(b)PlasmadistributioninCFR洛克希德馬丁公司臭鼬工廠于2014年便公布了其核聚變項目的相....

本文編號：4013754