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、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。

HL-2A托卡马克等离子体的扭曲不稳定性研究

扭曲模是托卡马克等离子体中一种常见的磁流体力学不稳定性。而安全因子(q)和比压(β)对扭曲模的产生、发展以及稳定化有着重要的、甚至是决定性的影响。本文从实验与模拟相结合的角度,基于HL-2A装置实验的一炮典型的偏滤器放电位形,研究了安全因子q和极向比压卢。对内扭曲模和外扭曲模的影响,分析了不同参数条件下的扭曲不稳定性。结果表明,当磁轴上的安全因子q_0<1时,内扭曲模有可能不稳定。当q_0>1时,内扭曲模是稳定的。而极向比压卢。对内、外扭曲模都有去稳作用,峰化的等离子体电流剖面(或安全因子剖面)对扭曲模有稳定作用。有关扭曲模稳定化措施中,必须综合考虑安全因子剖面和等离子体比压值,以利于实现托卡马克高性能放电。

热电子对低频等离子体漂移波的稳定作用

本文用磁流体理论导出了热电子等离子体中,等离子体密度梯度驱动的低频漂移波的色散关系,分析了热电子的稳定作用。热电子成分稳定等离子体低频扰动的物理机制是chargeuncovering效应,它只依赖于热电子同等离子体的密度比α,而不依赖于热电子的β值。热电子能降低等离子体交换模和漂移波的增长率,减少漂移波引起的等离子体反常输运损失。稳定等离子体交换模要求α2％,稳定等离子体漂移波要求α40％。理论上预示了在热电子等离子体中,等离子体漂移波是最重要的低频不稳定性。

ITER不同设计方案下的离散阿尔芬本征模

用一个打靶法的程序分别研究ITER装置三种不同的设计方案下离散阿尔分本征(αTAE)的物理特性。发现感应方案不利于αTAE的形成,而在混合方案和稳态方案下,部分(s,α)模型能够进入气球模第二稳定区,尤其是在稳态方案下,有一半以上的径向范围都能进入第二稳定区。在这些区域内相对较大的α都能够形成有效势阱并捕获αTAE,这些被捕获的αTAEs的耗散率都很低,具有准边缘稳定性,很容易被高能量粒子激发成不稳定模式。

ITER中的离散阿尔芬本征模

本文主要研究了ITER稳态运行时的离散阿尔芬本征模的稳定特性。这些磁流体力学本征模是α引起的气球模驱动势阱中的束缚态。其中,α=-q2Rdβ/dr,q是安全因子,β是等离子压强和磁场压强的比值,R和r分别是环形等离子体的大半径和小半径。这些阿尔芬本征模很容易被高能量粒子激发而演变成不稳定模式而影响环形等离子体的约束性能。

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。

快Z—箍缩物理过程的简单分析

简单介绍了快－Z箍缩概念和物理过程，以及Z－箍缩物理过程不稳定性因素和简单分析。用PSPICE电路模拟方法解零维薄壳模型得到了箍缩时间、等离子体壳的速度、负载上的电流、电压变化规律等Z－箍缩物理量。