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托卡马克中电子回旋波电流驱动及电流分布控制

作　者: 吕知平
导　师: 龚学余
学　校: 南华大学
专　业: 核技术及应用
关键词: 托卡马克电子回旋波电流驱动电流密度分布控制
分类号: TL631.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 7次
引　用: 0次
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内容摘要

为了使托卡马克在高性能状态稳态运行,等离子体电流必须用非感应驱动方法产生,并利用非感应驱动方法来控制电流分布。在电子回旋波电流驱动中,由于电子回旋波的频率相当高,并且其驱动电流层的宽度很窄,电子回旋波具有较好传播能力和波能量沉积定域性,用电子回旋波来驱动等离子体电流将是一种非常有吸引力的驱动方法。本文首先采用程函近似方法,应用冷等离子体色散关系,追踪电子回旋波在等离子体中的传播,数值求解波迹方程。确定波在等离子体中的传播性质。然后考虑到电子回旋波加入情况下高速运动粒子的相对论效应,给出了动量空间下的碰撞通量、电场感应通量、波感应通量的表达式,得到了便于数值求解等离子体分布函数的2-D Fokker-Planck方程,进而联合波迹方程对电子回旋波电流驱动和波功率沉积进行了数值模拟研究。在EAST装置下,得到归一化半径下的驱动电流密度和功率沉积分布,不同温度下的波功率沉积与驱动电流密度分布,以及不同波功率输入情况下的电流密度分布。分析在不同情况下的电子回旋波对驱动电流和波功率沉积的影响。本文最后讨论了驱动电流分布控制与入射波频率、功率及波入射角度的关系,在等离子体中心区域通过控制入射波频率、功率和波发射位置来控制该区域的电流分布,从而选取最佳的电子回旋波发射角度和入射波频率、功率,达到驱动等离子体中心电流的目的。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-6
第一章引言  6-11
  1.1 核聚变研究的必要性及意义  6
  1.2 电子回旋波电流驱动的作用和特点  6-7
  1.3 电子回旋波电流驱动的基本原理  7-8
  1.4 电子回旋波电流驱动研究进展  8-9
  1.5 本文主要研究的内容  9-11
第二章电子回旋波在等离子体中的传播  11-17
  2.1 介电张量  11-13
  2.2 色散关系  13-14
  2.3 电子回旋波在等离子体中的传播方程  14-17
第三章电子回旋波加入下Fokker-planck方程的数值求解  17-35
  3.1 Fokker-Planck 方程  17-25
  3.2 Fokker-Planck 方程的数值求解  25-35
第四章实例模拟及结果分析  35-40
  4.1 程序可靠性验证  35-37
  4.2 数值模拟及结果分析  37-40
第五章电子回旋波控制电流分布  40-44
  5.1 电流分布控制的目的  40
  5.2 数值模拟及分析  40-44
第六章结论  44-46
  6.1 结论  44-45
  6.2 有待进一步研究的问题  45-46
参考文献  46-49
致谢  49

托卡马克中电子回旋波电流驱动及电流分布控制

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