未來(lái)磁約束聚變堆需要實(shí)現(xiàn)高溫、高壓、高約束堆芯燃料等離子體的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定控制。然而,非燃料雜質(zhì)離子和氦灰（慢化后的聚變產(chǎn)物alpha粒子）在裝置芯部的聚集,會(huì)引起輻射增強(qiáng)和燃料稀釋,導(dǎo)致聚變等離子體溫度和聚變功率下降,甚至?xí)T發(fā)等離子體大破裂,對(duì)聚變堆裝置的安全運(yùn)行造成巨大的危害。雜質(zhì)聚芯的避免和控制是實(shí)現(xiàn)未來(lái)反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)安全運(yùn)行的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到橫越磁力線的粒子輸運(yùn)遠(yuǎn)高于經(jīng)典和新經(jīng)典碰撞理論預(yù)測(cè)的水平,這種現(xiàn)象被稱為反常輸運(yùn),與漂移波湍流有密切關(guān)系。漂移波非線性相互作用可以驅(qū)動(dòng)帶狀流,帶狀流反過(guò)來(lái)又可以抑制漂移波湍流和反常輸運(yùn)。因此,理解雜質(zhì)與漂移波-帶狀流系統(tǒng)的相互作用、研究雜質(zhì)對(duì)等離子體約束性能的影響、避免雜質(zhì)聚芯是實(shí)現(xiàn)聚變堆高約束穩(wěn)態(tài)安全運(yùn)行亟待解決的問(wèn)題。本論文系統(tǒng)地研究了雜質(zhì)對(duì)漂移波-帶狀流系統(tǒng)的影響,開展了湍流雜質(zhì)輸運(yùn)的理論研究。以反彈動(dòng)理學(xué)為理論工具,推導(dǎo)了包含雜質(zhì)效應(yīng)在內(nèi)的任意波長(zhǎng)殘余帶狀流的統(tǒng)一解析表達(dá)式,系統(tǒng)地分析了氘-氚等離子體中不同種類雜質(zhì)對(duì)殘余帶狀流的影響。研究結(jié)果表明:雜質(zhì)對(duì)長(zhǎng)波殘余帶狀流的影響比較微弱;回旋半徑大于（小于）有效離子回旋半徑的雜質(zhì)可以提... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

聚變反應(yīng)截面隨氘離子能量的變化

圖 1-3 中國(guó)磁約束聚變發(fā)展路線圖[4]。 漂移波-帶狀流系統(tǒng)概述 1.1 節(jié)所述，維持較好的等離子體約束是實(shí)現(xiàn)聚變堆穩(wěn)態(tài)高參數(shù)運(yùn)行的一。目前托卡馬克裝置主要使用較強(qiáng)的磁場(chǎng)來(lái)約束等離子體。如圖 1-4 所tps://www.euro-fusion.org/），托卡馬克裝置的總磁場(chǎng) B 包括外加縱場(chǎng)線圈磁場(chǎng)tB 和等離子體環(huán)向電流產(chǎn)生的極向磁場(chǎng) B ， 和 組成的螺旋狀磁約束和維持穩(wěn)定的等離子體。然而，磁場(chǎng)的彎曲和梯度、電場(chǎng)、庫(kù)侖碰撞體的壓強(qiáng)梯度（包括溫度梯度和密度梯度）等因素會(huì)引起橫越磁力線（cros子、動(dòng)量和熱量等輸運(yùn)過(guò)程[6]。輸運(yùn)過(guò)程使得帶電粒子的約束并非像最初完美。因此，實(shí)現(xiàn)較好的等離子體約束需要理解輸運(yùn)過(guò)程的物理機(jī)制。

4 托卡馬克的磁場(chǎng)位形。（引自 https://www.euro-fusion.org/的時(shí)空尺度輸運(yùn)理論之前，有必要對(duì)等離子體中涉及的時(shí)空尺同時(shí)空尺度的問(wèn)題時(shí)，所采用的描述方法以及所適用


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