在托卡馬克聚變裝置中,從低約束模式（L模）轉(zhuǎn)換到高約束模式（H-模）通常伴隨著周期性爆發(fā)的邊界擾動現(xiàn)象,這種現(xiàn)象被稱為邊界局部模（ELM）。伴隨著ELM的爆發(fā)會有等離子體粒子和能量的排出,會給聚變裝置第一壁材料帶來非常高的局部瞬態(tài)熱負(fù)荷,造成第一壁材料出現(xiàn)龜裂、熔化、蒸發(fā),燒蝕等現(xiàn)象,降低第一壁材料的使用壽命。但ELM也有其有益的作用,如ELM在H模臺基區(qū)域具有很強(qiáng)的輸運(yùn)能力,能夠有效地將芯部雜質(zhì)排出,避免因芯部雜質(zhì)聚集而導(dǎo)致的等離子體崩塌。因此,研究如何實(shí)現(xiàn)對ELM的有效控制避免ELM帶來的不利因素且充分利用ELM的有益方面,對EAST及未來聚變裝置高約束長脈沖的穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的意義。針對H-模運(yùn)行模式下ELM控制的問題,本論文首先對H模的實(shí)現(xiàn)、各類ELM的產(chǎn)生機(jī)制及已有的ELM控制方法進(jìn)行了深入的闡述。其次,發(fā)展升級了亞毫米尺度的鋰球制備及清洗技術(shù),能夠制備高純度、高球度和多尺寸鋰球,為后續(xù)利用鋰球注入進(jìn)行ELM控制提供了原料支撐;對EAST上已有的實(shí)時鋰粉注入系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及控制模塊的優(yōu)化升級,并進(jìn)行了真空條件下的標(biāo)定,拓寬了鋰粉注入模式,提升了對鋰粉注入量的精確控制;發(fā)展... 

【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)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同托卡馬克所所得的參數(shù)??２??

?第１章緒論???如上文所述的在高溫狀態(tài)下所有的氘、氚原子被完全電離形成等離子體，為??用磁場對反應(yīng)核材料進(jìn)行約束提供了可能。帶電粒子垂直于磁力線的運(yùn)動受到洛??倫磁力的約束（如圖１．２所示），若磁力線是閉合的，就可以將等離子體約束在??一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行核反應(yīng)進(jìn)而避免了等離子體直接與壁材料相互作用。托卡??馬克就是這種通過外部施加一個圓環(huán)形的軸對稱磁場對等離子體進(jìn)行約束的一??種裝置。如圖１．３所示是一種典型的托卡馬克裝置，其主要的結(jié)構(gòu)部件是位于芯??部的變壓器、內(nèi)部極向線圈和外部極向線圈，環(huán)向線圈及真空腔室，整體呈現(xiàn)“輪??胎狀”。??－?＾ＡＡＡ／＾?——二＿??＾＿＿????－—／?ｒｒ￣??磁力線電子??圖１．２電子繞磁力線運(yùn)動示意圖??部鐵芯變壓器??圖１．３托卡馬克示意圖［２］??托卡馬克中主要的磁場分量是由多個環(huán)向線圈形成的環(huán)向磁場如圖１．４??所示。若只有環(huán)向磁場是實(shí)現(xiàn)不了對等離子體的約束的，這是由于環(huán)向磁場梯度??和曲率會引起帶不同電性的粒子發(fā)生垂直漂移，即梯度漂移Ｉ＃和曲率漂移??從而導(dǎo)致不同電荷的在垂直于電場線方向上發(fā)生分離，如圖１．５所示，分離的電??荷形成電場，由于所形成的電場與磁場垂直，使得電子和離子發(fā)生指向低場側(cè)??（ＬＦＳ）的電漂移？ｗ．而與第一壁發(fā)生相互作用，最終會在宏觀上造成等離子體的??損失。解決該問題的最好辦法是使得磁場具有極向分量Ｓ，，等離子體繞磁力線運(yùn)??動所形成的環(huán)向電流會產(chǎn)生極向磁場，但其產(chǎn)生的極向磁場相比于外加的環(huán)向磁??場很小（是環(huán)向磁場十分之一左右），因此通常采用外加極向線圈的方式產(chǎn)生較??強(qiáng)的極向磁場，與環(huán)向磁

?第１章緒論???如上文所述的在高溫狀態(tài)下所有的氘、氚原子被完全電離形成等離子體，為??用磁場對反應(yīng)核材料進(jìn)行約束提供了可能。帶電粒子垂直于磁力線的運(yùn)動受到洛??倫磁力的約束（如圖１．２所示），若磁力線是閉合的，就可以將等離子體約束在??一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行核反應(yīng)進(jìn)而避免了等離子體直接與壁材料相互作用。托卡??馬克就是這種通過外部施加一個圓環(huán)形的軸對稱磁場對等離子體進(jìn)行約束的一??種裝置。如圖１．３所示是一種典型的托卡馬克裝置，其主要的結(jié)構(gòu)部件是位于芯??部的變壓器、內(nèi)部極向線圈和外部極向線圈，環(huán)向線圈及真空腔室，整體呈現(xiàn)“輪??胎狀”。??－?＾ＡＡＡ／＾?——二＿??＾＿＿????－—／?ｒｒ￣??磁力線電子??圖１．２電子繞磁力線運(yùn)動示意圖??部鐵芯變壓器??圖１．３托卡馬克示意圖［２］??托卡馬克中主要的磁場分量是由多個環(huán)向線圈形成的環(huán)向磁場如圖１．４??所示。若只有環(huán)向磁場是實(shí)現(xiàn)不了對等離子體的約束的，這是由于環(huán)向磁場梯度??和曲率會引起帶不同電性的粒子發(fā)生垂直漂移，即梯度漂移Ｉ＃和曲率漂移??從而導(dǎo)致不同電荷的在垂直于電場線方向上發(fā)生分離，如圖１．５所示，分離的電??荷形成電場，由于所形成的電場與磁場垂直，使得電子和離子發(fā)生指向低場側(cè)??（ＬＦＳ）的電漂移？ｗ．而與第一壁發(fā)生相互作用，最終會在宏觀上造成等離子體的??損失。解決該問題的最好辦法是使得磁場具有極向分量Ｓ，，等離子體繞磁力線運(yùn)??動所形成的環(huán)向電流會產(chǎn)生極向磁場，但其產(chǎn)生的極向磁場相比于外加的環(huán)向磁??場很小（是環(huán)向磁場十分之一左右），因此通常采用外加極向線圈的方式產(chǎn)生較??強(qiáng)的極向磁場，與環(huán)向磁

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]EAST鎢偏濾器探針診斷系統(tǒng)研制及靶板熱流粒子流實(shí)驗(yàn)研究[D]. 許吉禪.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019



本文編號：3384713