高能離子的充分約束,無論是對現(xiàn)今裝置的運行還是對未來聚變的成功,都至關重要。共振磁擾動(RMP)的使用,可能會威脅這些離子的約束。但另一方面,RMP將來也可能是一種用于高能離子相空間分布操控的手段。本文通過數(shù)值模擬方式研究EAST裝置上RMP對高能離子損失的影響并揭示損失機制。對這些機制的充分理解不僅有助于避免RMP對快離子約束的負面影響,還有助于探索利用RMP實現(xiàn)快離子相空間分布操控的可行性。本文的主要工作包含以下幾個方面:一、揭示了邊帶共振效應在RMP下快離子漂移島形成中的關鍵作用。過去,很多觀點認為,RMP對磁場拓撲的破壞是影響通行離子損失的主要原因。我們的結(jié)論否定這一觀點。對于一個高能通行離子來說,其軌道的拓撲與背景磁場拓撲結(jié)構(gòu)完全不同。利用調(diào)節(jié)RMP傅立葉譜型的方式,我們首次系統(tǒng)地比較了主共振和邊帶共振在漂移島形成中的貢獻。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當一個島鏈越是靠近等離子體邊界時,邊帶共振在其中的作用就更加主導。此外,在考慮了等離子體響應后,邊帶共振的貢獻變得更加主導。尤其,在一個高比壓平衡下,響應場下邊界漂移島的寬度與真空場水平相當,這也解釋了為什么響應場下?lián)p失份額仍然很高。總之,盡管包...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 能源及其現(xiàn)狀
    1.2 可控核聚變與托卡馬克裝置
    1.3 托卡馬克中高能離子的約束
    1.4 本論文內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
第2章 三維場下快離子損失研究綜述
    2.1 RMP下高能離子約束的研究進展及前景
        2.1.1 RMP對快離子約束的影響
        2.1.2 RMP用于相空間操控
    2.2 其它三維擾動場下快離子損失研究回顧
        2.2.1 阿爾芬波下的共振損失以及channel機制
        2.2.2 魚骨模下共振和非共振損失
        2.2.3 新經(jīng)典撕裂模下的損失
        2.2.4 分數(shù)階共振
        2.2.5 波紋場下的損失通道
    2.3 總結(jié)
第3章 數(shù)值程序開發(fā)與驗證
    3.1 基于導心運動的模擬程序
        3.1.1 導心運動方程
        3.1.2 運動學常量以及三維場的影響
        3.1.3 軌道拓撲
        3.1.4 導心碰撞算符
    3.2 基于全軌道的模擬程序
        3.2.1 運動方程以及求解算法
        3.2.2 外場處理
        3.2.3 全軌道碰撞算符
        3.2.4 粒子的邊界
    3.3 中性束沉積計算
        3.3.1 幾何信息
        3.3.2 束衰減模型
        3.3.3 電離截面的選取
    3.4 小結(jié)
第4章 RMP中的共振和非共振分量對通行快離子約束的影響
    4.1 引言
    4.2 擾動模型與RMP譜型
        4.2.1 擾動場模型
        4.2.2 RMP譜型
    4.3 RMP下漂移相島結(jié)構(gòu)及其相關性質(zhì)
        4.3.1 共振與漂移相島
        4.3.2 主共振與邊帶共振
        4.3.3 真空場下兩種共振的比較
        4.3.4 譜型徑向分布的影響
    4.4 不同比壓下等離子體響應的影響
        4.4.1 兩種不同比壓的平衡
        4.4.2 兩種平衡下響應在快離子損失中的角色
        4.4.3 低比壓平衡下響應對漂移相島的影響
        4.4.4 高比壓平衡下響應對漂移相島的影響
        4.4.5 邊帶共振在通行離子損失中的角色
    4.5 總結(jié)與討論
第5章 RMP下共振效應對高能俘獲離子損失的影響
    5.1 引言
    5.2 程序模型和參數(shù)
    5.3 RMP下俘獲粒子的共振行為
    5.4 RMP下俘獲粒子損失及相關共振機制
        5.4.1 n=1和n=2 RMP下?lián)p失的比較
        5.4.2 n=2RMP下邊界共振損失
        5.4.3 n=1 RMP下的近俘獲隨機損失
        5.4.4 兩種損失的性質(zhì)比較
    5.5 總結(jié)與討論
第6章 基于全軌道模擬的RMP下快離子損失的數(shù)值研究
    6.1 引言
    6.2 程序模型
    6.3 模擬結(jié)果
        6.3.1 NBI快離子的初始分布
        6.3.2 RMP下快離子損失的空間分布及分類
        6.3.3 RMP真空譜型效應對損失份額的影響
        6.3.4 由相空間損失看共振機制
        6.3.5 等離子體響應對損失份額的影響
    6.4 總結(jié)與討論
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果



本文編號：3933743