流动等离子体对托卡马克中撕裂模的影响

本文分析了托卡马克中的等离子体具有一个整体流动速度时,撕裂模的活动情况。分析与数值计算指出,等离子体的整体流动(等价于具有一个旋转频率)不影响撕裂模的活动,只是使撕裂模具有一个和等离子体相同的旋转频率。外加螺旋场在撕裂层能有效地抑制住等离子体的旋转。螺旋场对撕裂模的稳定作用不受等离子体旋转的影响。 关键词：     

用电子迴旋共振加热抑制托卡马克中的撕裂模

利用电子迴旋共振加热的定域性,改善等离子体电流分布,从而改善撕裂模的稳定条件,只要电子迴旋共振加热的吸收区能覆盖住撕裂模的共振层,就有很好的稳定效应;而不一定要求电子迴旋共振面与撕裂模的共振面重合,在迴旋加热期间,撕裂模被有效地抑制住。 关键词：     

托卡马克等离子体中撕裂模不稳定性研究

本论文共六章。第一章简要介绍了撕裂模不稳定性研究的发展历史及其重要意义。第二章描述了经典撕裂模的物理基础，包括基本方程组、物理图象、磁岛、旋转频率及m=1的撕裂模的特征。经典撕裂模是考虑等离子体的有限电阻之后，在奇异表面附近的磁力线就要断开和重连，并形成磁岛结构。撕裂模的不稳定性判据Δ′〉0时，模式是不稳定的。第三章概述了经典撕裂模的实验研究。     

托卡马克中共振螺旋场对撕裂模的影响

本文在共振螺旋场(RHF)条件下,对撕裂模的时间演化过程进行了数值计算。在等离子体内部磁扰动与外加RHF的相位差不同时,分析了撕裂模的不同发展过程和结果。认为RHF可以最终改变托卡马克中的饱和磁岛宽度。     

外部驱动电流抑制双撕裂模的发展

在Hall MHD方程组中引入外部驱动电流项,数值模拟外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的影响.结果表明,在x点加入反向外部驱动电流对撕裂模的发展有抑制作用,周期性的外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的抑制效果较好,能控制磁岛的尺度在相互驱动的临界尺度以下,避免发生双撕裂模非线性磁场重联的爆发,随着驱动电流周期变大抑制效果变坏,在一定限度内随着驱动电流强度增大抑制效果变好,在一定范围内随着驱动电流宽度变小抑制效果变好.     

撕裂模实时主动控制系统

在HL-2A装置上发展了一套撕裂模实时主动控制系统。该系统在放电期间用电子回旋发射/软X射线诊断实时确定撕裂模的几何位置,结合实时剖面重建和电子回旋波沉积计算,得到电子回旋波反射镜的控制角度值。通过电机实时驱动电子回旋波反射镜到达指定角度,使得电子回旋波功率沉积在撕裂模的有理磁面附近,改变当地局部的电流剖面,从而控制撕裂模,改善等离子体约束。该系统已经在2015年以后的实验中投入使用,并取得了良好的控制效果。它不仅能够实时发现并控制经典撕裂模,并且具有控制新经典撕裂模的潜力。     

非线性撕裂模的时间演化

本文在有理面附近的局域近似下,从MHD方程出发,求出了非线性撕裂模的时间演化的解析结果。大体可划分为三个阶段:线性增长,由非线性因素导致饱和,最终过渡到一个与初始条件无关的非线性特解,并与原有的线性及非线性撕裂模的解析结果进行了比较,在线性近似下可退化到经典的结果。由本文结论还可解释托卡马克的大破裂中的有关现象。 关键词：     

撕裂模方程的数值分析

从数值计算的角度，讨论了撕裂模方程的解。用龙格－库塔方法计算了撕裂模（2／1模）的本征函数及其连接参数。计算结果同Wesson的结果符合得很好。     

托卡马克中宏观束-等离子体扭曲模不稳定性研究

本文主要研究了具有单一高能离子分量的托卡马克等离子体扭曲模宏观不稳定性。它基本上模拟了中性束平行注入经过电离和电荷交换后在本底等离子体中维持一个稳恒等离子体流的物理过程。高能和本底都用无碰撞的Vlasov等离子体,并取了低频、小拉莫尔半径极限。由于主要考虑束-等离子体无耗散宏观不稳定性,故可用能量原理来分析。结果表明,高能离子束对本底等离子体的外部模没有影响,只影响内部扭曲模的增长率和扰动振幅。对适当选择的速度剖面,束能够完全稳定体系n≥2,m=1模,与Dunlap线性理论结果相反而与目前实验观测一致。m/n=1/1内部扭曲模增长率在所取得模型下随注入能量β_b,注入功率P_bw,轴上安全因子q(0)和束速度的径向剖面分布参数S的不同而出现增稳、减稳及完全稳定的行为。适当选择S,在q(0)<0.924时,高能束能够稳定m/n=1/1模。 关键词：     

环流器等离子体撕裂模稳定电流剖面

用分区拼接和局部平台化方法,得到m≠1撕裂模稳定的等离子体电流剖面,拟合了HL-1装置低q实验的电流剖面。     

托卡马克内扭曲模色散关系中的磁剪切量

在托卡马克内扭曲模色散关系的几种表示式中，并于磁剪切量ｓ的作用存在混乱和错误。本文通过检验指出了正确的色散关系式。     

HL-1M装置上MHD不稳定性磁扰动的探测和分析

给出了HL－1M装置上的Mirnov磁探针系统的布置及MHD不稳定性磁扰动模式的探测方法，探讨了实验中存在的MHD不稳定性现象。用空间傅立叶变换分析了HL－1M装置上的磁扰动模式，给出了在存在不同极向扰动模式放电条件下的各磁探针信号之间的相位比对关系结果，从而确认实验中所使用的方法的正确性和实用性。     

HT—6B托卡马克上的MHD扰动模式分析

利用磁探针对ＨＴ－６Ｂ托卡马克上的Ｍｉｒｎｏｖ扰动的大环模数进行了分辨，发现在一次放民过程中ｎ＝１，２，３，４，的模数同时存在，对各模的频谱分析表明，当扰动较小时，各模扰动具有同为２０ｋＨｚ的单一频率，当扰动增大时，各模在２０ｋＨｚ的基础上出现４０ｋＨｚ的倍频，倍频出现的合理解释是磁岛岛宽的振荡。     

阈值附近撕裂模的非线性行为

电阻率型m≥2的撕裂模在线性不稳定性阈值附近的非线性演化方程可以表示为 ?-Q²A+K²/2A²à-Q²(δ△_1e)/(△_1e)A³=0。这里A为模的幅值,Q为线性增长率,K为模的波矢,△_e为线性模匹配计算中的外区解的对数微分差,δ△_1e为非线性效应对于对数微分差的贡献。本文除在拟线性近似下推导出该方程外,还仔细讨论了该模的非线性行为。在对称电流分布sheet pinch模型的特例下,可以证明δ△_1e=0,不存在新的平衡点。 关键词：     

输运与撕裂模相互作用下等离子体的时空结构

本文应用等离子体一维输运模型与撕裂模理论,对于不同的输运模型和托卡马克放电参数下撕裂模的演变进行了数值研究。结果表明,能量过程是影响等离子体宏观稳定性行为的一个不可低估的重要因素,它们与磁流体稳定性的相互影响,会使其磁流体形态构成多种时间或空间结构,等离子体温度、密度等宏观参量也将表现出不同的时空特征。 关键词：