HL-2M装置内部输运垒湍流输运的GTC模拟研究

HL-2M托卡马克是我国新一代磁约束聚变等离子体装置,目前已经实现了等离子体电流1 MA的高参数运行模式。本文采用回旋动理学GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)程序,研究了具有双输运垒结构的先进运行模式下该装置内部输运垒(Internal Transport Barrier,ITB)的湍流输运。研究结果表明:ITB湍流输运呈现两次连续饱和过程,计算获得的平均离子热扩散系数约为首次饱和水平的两倍。对湍流发展的极向谱和线性色散关系的研究表明,第一次饱和湍流输运由波长kθρi~2.15的短波模式主导,而第二次饱和以kθρi~0.49的长波模式主导;同时,体系湍流的能量由短波模式反向级联到长波模式,湍流饱和阶段径向热扩散系数在输运垒位置处呈现“M”形分布。考虑等离子体带状流结构,数值模拟结果表明:该运行模式下带状流对湍流输运饱和水平没有明显的影响。此外,输运垒等离子体温度和密度梯度最大处对应的湍流饱和期的径向离子热扩散系数最低,极大地增强了对等离子体的约束。

μ子通量及其寿命测量的研究

子是地面上能够测量的主要的高能宇宙射线,在地面次级宇宙射线中占比约90%,是天然本底辐射的重要来源。利用CRP-3型宇宙线探测仪,测量了衡阳地区的μ子事件。通过统计法和积分函数拟合等方式获得了该地区μ子的寿命及通量,探究了影响μ子通量的大气因素。通过连续测量的方式,对比分析获得了该测量点春季和冬季、白天和晚上等气候条件下的μ子计数。研究结果表明,衡阳春季多雨云层更厚,促进了更多的μ子事件,测量获得的平均μ子计数比冬季高4.1%;白天由于直面太阳,测量获得的平均μ子计数比晚上高约1%。此外,对μ子寿命的计算结果与相对论理论符合较好。本文的研究结果,对完善衡阳地区(南华大学)的μ子寿命及通量数据及后续的衡阳地区天然辐射剂量的计算提供了积极的参考。