外扭曲模是與等離子體大破裂相關(guān)的最強烈的宏觀磁流體不穩(wěn)定性,它以阿爾芬時間尺度快速增長且模式結(jié)構(gòu)具有全局性,理論上可以被足夠靠近等離子體邊界的理想壁完全抑制。然而,實際的導(dǎo)體壁存在電阻,當(dāng)?shù)入x子體約束時間超過電阻壁上“磁擴散”時間時,擾動磁場會向電阻壁外“滲漏”,外扭曲模變成新的以壁上電流衰減時間尺度緩慢增長的電阻壁模。外扭曲模和電阻壁模是由等離子體電流或壓強梯度驅(qū)動的不穩(wěn)定性,它們使等離子體放電時間和裝置高比壓的獲得受限,嚴(yán)重時會導(dǎo)致等離子體大破裂,引起托卡馬克運行中斷,甚至對第一壁造成傷害。因此,研究外扭曲模和電阻壁模對未來先進托卡馬克實現(xiàn)長脈沖穩(wěn)態(tài)運行具有重要意義。等離子體極向截面形狀影響聚變裝置的放電性能,是未來反應(yīng)堆（如DEMO）的重要設(shè)計參數(shù)之一。在未來ITER高約束運行模式下產(chǎn)生的邊緣局域模會降低裝置儲能,影響對芯部等離子體的約束,對面向等離子體材料造成損害。在負三角形變的等離子體位形中,平衡磁場的好曲率份額大于壞曲率份額,這一優(yōu)點可將邊緣局域模修正為高頻小振幅的爆發(fā),從而降低模式峰值功率損耗;同時由于負三角形變位形中磁阱的缺失和較大的臺基區(qū)壓強梯度,導(dǎo)致了磁流體比壓極限... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 核聚變能研究背景
    1.2 托卡馬克
        1.2.1 托卡馬克磁約束位形
        1.2.2 環(huán)形等離子體中的粒子運動
        1.2.3 等離子體的平衡和不穩(wěn)定性
    1.3 宏觀磁流體不穩(wěn)定性線性分析方法
        1.3.1 簡正模分析法
        1.3.2 能量原理法
    1.4 兩種宏觀磁流體不穩(wěn)定性
        1.4.1 外扭曲模
        1.4.2 電阻壁模
    1.5 負三角形變等離子體位形
    1.6 本文主要研究思路
*程序及其模型簡介">2 MARS-^*程序及其模型簡介
    2.1 MARS程序磁流體模型簡述
        2.1.1 等離子體區(qū)域
        2.1.2 真空與導(dǎo)體壁
    2.2 MARS-F程序反饋控制模型簡述
    2.3 MARS-K程序動理學(xué)模型簡述
    2.4 MARS-Q程序準(zhǔn)線性說明
*程序計算方法">    2.5 MARS-^*程序計算方法
    2.6 本章小結(jié)
3 托卡馬克中正負三角形變等離子體位形對外扭曲模穩(wěn)定性影響的對比研究
    3.1 引言
    3.2 平衡位形說明
    3.3 理想壁對理想外扭曲模穩(wěn)定性的作用
    3.4 動理學(xué)效應(yīng)和等離子體旋轉(zhuǎn)對理想外扭曲模穩(wěn)定性的作用
    3.5 動理學(xué)效應(yīng)對電阻壁模穩(wěn)定性的作用
    3.6 本章小結(jié)
4 反饋對負三角形變托卡馬克等離子體中理想外扭曲模和電阻壁模影響的數(shù)值研究
    4.1 引言
    4.2 平衡位形及反饋線圈幾何位形說明
    4.3 理想外扭曲模的反饋穩(wěn)定作用
    4.4 電阻壁模的反饋穩(wěn)定作用
        4.4.1 單排主動線圈對電阻壁模的控制
        4.4.2 雙排主動線圈對電阻壁模的控制
        4.4.3 主動線圈徑向位置對電阻壁模的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 解析研究反饋對負三角形變托卡馬克等離子體中電阻壁模的影響
    5.1 引言
    5.2 單極點模型下主動線圈反饋增益相位對電阻壁模的作用
    5.3 多模式圓柱模型下主動線圈通過傳感器徑向位置時閉環(huán)增長率的跳變
    5.4 本章小結(jié)
6 研究結(jié)論與工作展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
附錄A MARS-K中擾動壓強張量分析
附錄B 磁阱與磁力線曲率的關(guān)系
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]核聚變將最終成為未來的能源嗎?[J]. 陳永靜,葛智剛,劉麗樂.  科學(xué)通報. 2016(10)
[2]ITER計劃與聚變能發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 張一鳴,曾麗萍,沈欣媛,張利,丁亞清,肖成馨,康衛(wèi)紅,王海.  核聚變與等離子體物理. 2013(04)
[3]聚變發(fā)電還有多遠?[J]. 雷奕安.  大學(xué)物理. 2012(07)
[4]國際熱核實驗反應(yīng)堆（ITER）計劃與未來核聚變能源[J]. 潘傳紅.  物理. 2010(06)
[5]HL-2M裝置控制系統(tǒng)的概念設(shè)計[J]. 夏凡,陳燎原,宋顯明,張錦華,羅萃文,潘宇東.  核聚變與等離子體物理. 2009(04)
[6]可控核聚變與國際熱核實驗堆（ITER）計劃[J]. 馮開明.  中國核電. 2009(03)
[7]J-TEXT裝置中央控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 楊州軍,莊革,胡希偉,張明,邱勝順,黃禮華.  核聚變與等離子體物理. 2009(02)
[8]ITER計劃和核聚變研究的未來[J]. 張一鳴.  真空與低溫. 2006(04)
[9]可控核聚變與ITER計劃[J]. 馮開明.  現(xiàn)代電力. 2006(05)
[10]球形環(huán)研究概述[J]. 王愛科,程發(fā)銀,董家齊,李正武.  核科學(xué)與工程. 2003(01)

博士論文
[1]托卡馬克中外扭曲模與電阻壁模的數(shù)值研究[D]. 劉超.大連理工大學(xué) 2015
[2]托卡馬克中等離子體旋轉(zhuǎn)與反饋對電阻壁模的協(xié)同作用[D]. 夏國良.大連理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]核能安全發(fā)展的倫理研究[D]. 宋嘉穎.南京理工大學(xué) 2013



本文編號：3042365