利用外加偏压导体法控制球形托卡马克电磁扰动实验研究

MHD(Magneto hydrodynamic,磁流体力学)不稳定性是托卡马克磁约束聚变等离子体中的基本物理现象,是影响装置放电稳定性及等离子体约束性能的重要因素,通过磁探针诊断对球形托卡马克上的Mirnov扰动进行测量和分析,并利用外加偏压导体方法首次对扰动进行抑制。     

高速CCD诊断MHD不稳定性的初步研究

电荷耦合器件(CCD)作为一种高灵敏度的二维辐射测量传感器,具有使用方便,测量结果可视性好等特点,近年来在托卡马克等离子体研究中得到广泛的应用.在HT-7和EAST托卡马克装置上建立了高速CCD成像诊断系统,并利用其进行磁流体力学(MHD)不稳定性研究.利用高速CCD成功观测到HT-7托卡马克上的锯齿振荡不稳定性和Mirnov振荡行为,以及EAST托卡马克H-mode过程中的边界局域模(ELM)行为,为进一步利用高速CCD诊断技术开展MHD不稳性时空过程的研究奠定了基础.     

磁流体力学平衡位形计算及其不稳定性模拟

论述了托卡马克等离子体磁流体力学平衡位形重建与计算及其不稳定性计算与分析模拟研究中的主要技术,介绍该领域计算机模拟与仿真研究的进展与主要成果,对环流器二号托卡马克装置上典型的偏滤器位形的平衡重建及磁流体稳定性进行了模拟。     

聚变反应堆条件下等离子体中阿尔芬本征模的分析

通过对托卡马克装置的研究,为中国聚变工程试验堆和国际热核聚变反应堆提供了理论和工程技术。本文基于当前主要的托卡马克,运用磁流体力学数值模拟程序和动理学混合模拟程序,探究了不同类型托卡马克装置上的离散型阿尔芬本征模,以及在高能量粒子条件下离散阿尔芬本征模的不稳定性特征,为中国聚变工程试验堆和国际热核聚变反应堆提供理论参考。模拟发现在三类托卡马克装置上,较宽的运行范围内,都存在离散阿尔芬本征模,且这种本征模易受高能量粒子激发成不稳定模式。离散阿尔芬本征模的不稳定性潜在影响未来聚变反应堆的稳态运行。     

JET装置运行条件下的阿尔芬波特性研究

JET装置运行在先进托卡马克区域,在先进托卡马克区域内存在着负磁剪切,s<0(s=rdq/dr),在正剪切和负磁剪切下理论上都发现了约束在α(α=-q2Rdβ/dr)引发气球模驱动的势β里的离散阿尔芬本征模(αTAE)。q是安全因子,β是等离子体压力与磁压力之比,R和r分别代表托卡马克的大半径和小半径。这些模式的耗散率都很小,很容易被高能量粒子激发成不稳定性模式。在现行的大型托卡马克(如:DⅢ-D,JET,JT-60U)中实验上已经观察到了许多阿尔芬现象,这种离散阿尔芬本征模式是一种去理解这些实验现象的潜在物理机制。     

等离子体磁流体不稳定性的高精度数值模拟研究

基于有限体积法的通量差分分裂法,通过联合高阶多态黎曼求解器(HLLD)、高精度重构格式(MUSCL)和三阶总变差递减龙格-库塔格式,数值研究了平板位形下等离子体电阻磁流体不稳定性.对托卡马克等离子体双撕裂模不稳定性和等离子体磁岛合并不稳定性的研究结果表明,该算法具有精度高、数值稳定性好和运行速度快等特点.研究结果为磁流体动力学方程组的求解提供了一种新的高精度数值计算方法.     

JET装置中的多支离散阿尔芬本征模

当前的磁约束聚变装置常常运行在先进托卡马克区域内,先进托卡马克区域内存在负磁剪切。在JET(Joint European Torus)装置运行的参数域里,存在有约束在引发气球模驱动的势井里的多支离散阿尔芬本征模。类似于正剪切的情况,这些离散阿尔芬本征模只有很小的耗散率。由于耗散率很小,所以很容易被高能量粒子激发成不稳定性模式。在实验上已经观察到了很多阿尔芬频谱,这种离散阿尔芬本征模式是一种去理解这些现象的潜在的物理机制。     

SUNIST上MHD扰动测量和模式分析

磁流体(Magneto Hydrodynamic,MHD)不稳定性是托卡马克磁约束聚变等离子体中的基本物理现象,是影响装置放电稳定性及等离子体约束性能的重要因素.通过磁探针诊断对Sino-United Spherical Tokamak(SUNIST)上的Mirnov扰动进行测量和分析,利用奇异值分解(SVD)方法首次对扰动的环向和极向模数进行分辨,并给出放电过程中的模数时间演化过程.     

TEXTOR托卡马克上磁涨落水平的研究

利用逃逸电子的输运来诊断TEXTOR托卡马克上等离子体大破裂下的磁涨落水平。TEXTOR托卡马克采用包含产生逃逸影响的零维模型模拟了等离子体大破裂下的电流演化．根据模型参数-逃逸电子的损失速率,我们得到了TEXTOR托卡马克上的磁涨落水平。该磁涨落水平大约在10^-5量级,磁涨落水平随注入等离子体中原子数日的增加而增强。     

托卡马克装置中温度梯度对电磁双流不稳定性的影响

本文研究托卡马克装置中温度梯度对不稳定性的影响，并给出普遍相对论的色散方程．由于存在温度梯度，Ｌａｎｇｍｕｉｒ波和电磁波发生耦合，因此，增长率变大，并可出现其它不稳定的线性波。总之，由于存在温度梯度，托卡马克装置中的不稳定性增强。     

COSMOS/M 有限元程序在 Tokamak 装置设计中的应用

概述了有限元技术及其在Ｔｏｋａｍａｋ装置工程设计中应用的最新发展动态。对新一代面向微型计算机的大型结构有限元分析程序ＣＯＳＭＯＳ／Ｍ作了较全面的剖析，并给出了应用该程序对核聚变实验装置中大型机械结构强度分析的应用实例。     

托卡马克垂直场线圈磁场及电感系数的计算

使用椭圆函数积分的方法,建立了托卡马克垂直场线圈系统产生的磁场及电感系数计算的理论模型;使用Fortran语言编制了计算机代码,以ASDEX-U托卡马克垂直场线圈参数为例,计算了磁场分布和线圈系统的电感系数。     

托卡马克垂直场线圈磁场及电感系数的计算

使用椭圆函数积分的方法，建立了托卡马克垂直场线圈系统产生的磁场及电感系数计算的理论模型；使用Fortran语言编制了计算机代码，以ASDEX—U托卡马克垂直场线圈参数为例，计算了磁场分布和线圈系统的电感系数。     

超导在受控核聚变能磁体工程研究中的应用概述

简要地叙述了受控核聚变反应的基本原理和实现受控核聚变反应的托卡马克装置。介绍了利用低温超导铠装式电缆导体(Cable-in-Conduit Conductor,CICC)在核聚变中的优点和存在的问题。探讨了可能用的高温超导聚变磁体面临的一些技术难题。     

Tokamak中中性粒子注入的Monte-Carlo模拟

应用Monte-Carlo方法，模拟了Tokamak装置中的中性粒子的输运过程，模型考虑了中性粒子在等离子体中的电荷交换、电子碰撞电离、离子碰撞电离等离化过程，以HT-7 Tokamak为例，计算了在注入超声速中性氢粒子时所产生的氢原子密度空间分布．模拟结果表明：随着注入中性粒子束初始能量的增加，中性粒子束在等离子体中的渗透距离相应增大；而中性粒子在Tokamak中的密度随着注入通量的增加也相应增加．模拟计算所得的氢原子密度空间分布与经典估计方法的结果在Tokamak中等离子体的边界处较一致。     

ECCD中的俘获电子效应

通过对聚变堆级条件下的电子回旋波电流驱动(ECCD)进行模拟,研究了俘获电子效应对电流驱动及功率沉积的影响。结果表明:俘获电子会吸收更多的波功率,使波功率的沉积更加集中,并且使电流驱动效率明显降低。     

聚变裂变混合堆嬗变包层中子学研究

针对球形Tokamak混合堆双冷却包层系统，利用BISON－C程序，对少数不同的锕系元素（Minor Actinides,MA）和裂变系数（Fission Products,FP)嬗变包层对堆的中子学特性影响进行了计算分析。结果表明，通过合理布置钚，MA和FP，可以调节包层的次临界度，改善包层能谱，提高嬗变效率，对混合堆嬗变包层优化设计具有指导意义。