本論文通過(guò)單粒子模擬探究了徑向電場(chǎng)對(duì)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(chǎng)對(duì)高能粒子的約束性能起著至關(guān)重要的作用,通過(guò)施加徑向電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)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(gè)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(chǎng)模型。單粒子在電磁場(chǎng)中的漂移運(yùn)動(dòng)和絕熱不變量對(duì)粒子軌道具有重要影響,精確研究單粒子運(yùn)動(dòng)軌跡有助于對(duì)CFR裝置內(nèi)高能量粒子的約束情況進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估。研究過(guò)程中,我們使用了四階龍格-庫(kù)塔算法(Fouth-order Runge-Kutta,RK4)和Boris算法兩種不同的數(shù)值算法來(lái)推動(dòng)粒子的軌道方程。四階龍格-庫(kù)塔算法能夠在短時(shí)間內(nèi)很好地?cái)?shù)值求解粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程,模擬粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,但該方法在推動(dòng)過(guò)程中粒子能量誤差會(huì)隨模擬時(shí)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(méi)有徑向電場(chǎng)的情況下的能量守恒,即使在...

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【學(xué)位級(jí)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(chǎng)對(duì)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?duì)枴に罚驳铝摇に_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(chǎng)線圈、平衡磁場(chǎng)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(chǎng)是由外線圈決定的，物理上比托卡馬克更為簡(jiǎn)單。它不存在環(huán)形等離子體電流引發(fā)的問(wèn)題，如等離子體破裂；還具有長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(shí)驗(yàn)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(duì)稱(chēng)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的級(jí)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(guó)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(xiàng)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(xiàng)目(T4項(xiàng)目)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步

先進(jìn)磁鏡裝置中徑向電場(chǎng)對(duì)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(xiàng)目的相....

本文編號(hào)：4013754