由于傳統(tǒng)能源的日益枯竭,對新能源的開發(fā)利用是人類持續(xù)進步與發(fā)展的必然選擇。聚變能以其原料儲量豐富和安全干凈等特點成為了人類未來發(fā)展最為理想的能源。托卡馬克是磁約束裝置中最有希望實現(xiàn)可控核聚變的實驗方案。高能量粒子與內(nèi)扭曲模的相互作用是托卡馬克物理中一個重要的研究課題,這是由于一方面內(nèi)扭曲模觸發(fā)的鋸齒振蕩可以引起大量的高能量粒子輸運；另一方面高能量粒子可以對內(nèi)扭曲模起穩(wěn)定作用,增長鋸齒振蕩的周期并最終導(dǎo)致巨型鋸齒的產(chǎn)生,而巨型鋸齒可以觸發(fā)新經(jīng)典撕裂模并破壞等離子體約束,甚至導(dǎo)致等離子體破裂。本論文采用磁流體-動理學(xué)混合模型代碼M3D-K對高能量粒子與內(nèi)扭曲模相互作用進行了數(shù)值模擬研究,包括托卡馬克中高能量粒子由鋸齒崩塌引起的輸運,以及n=1內(nèi)扭曲模的線性不穩(wěn)定性以及非線性隨時演化兩部分內(nèi)容。本論文總共分為六章,其中第一章為緒論,第二章概述了托卡馬克中高能量粒子與內(nèi)扭曲模的相關(guān)物理背景,第三章詳細介紹了所用代碼M3D/M3D-K中的磁流體-動理學(xué)混合模型以及相關(guān)數(shù)值方法,第四章與第五章是本論文主要研究的兩方面內(nèi)容,第六章對全文進行總結(jié)并提出工作展望。本論文的具體研究內(nèi)容如下：在第四章中,我... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 聚變能
    1.2 慣性約束聚變與磁約束聚變
    1.3 托卡馬克以及國際熱核聚變實驗堆計劃
    1.4 本論文研究動機與內(nèi)容
    1.5 本論文提綱
2 托卡馬克中內(nèi)扭曲模與高能量粒子的物理背景
    2.1 內(nèi)扭曲模
    2.2 鋸齒振蕩
    2.3 高能量粒子
    2.4 高能量粒子與內(nèi)扭曲模的相互作用
    2.5 本章總結(jié)
3 計算方法以及M3D代碼簡介
    3.1 計算方法和物理模型
    3.2 M3D代碼簡介
    3.3 M3D代碼物理模型
    3.4 M3D-K代碼中的電阻磁流體部分
    3.5 M3D-K代碼中的高能量粒子部分
    3.6 本章總結(jié)
4 托克馬克中的鋸齒振蕩及其導(dǎo)致的高能量粒子輸運的模擬研究
    4.1 研究背景
    4.2 鋸齒振蕩模擬結(jié)果
    4.3 高能量粒子輸運模擬結(jié)果
    4.4 實驗裝置中臨界能量的估算
    4.5 本章總結(jié)
5 DⅢ-D裝置中n=1內(nèi)扭曲模的模擬研究
    5.1 研究背景
    5.2 DⅢ-D實驗結(jié)果簡介
    5.3 初始剖面及相關(guān)參數(shù)設(shè)定
    5.4 磁流體模擬結(jié)果
    5.5 有束離子動理學(xué)效應(yīng)的模擬結(jié)果
    5.6 本章總結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
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本文編號：3619598