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高约束先进托卡马克等离子体阿尔芬波电流驱动的理论研究

作　者: 丁宁
导　师: 邱孝明
学　校: 核工业西南物理研究院
专　业: 核能科学与工程
关键词: 电流驱动旋转等离子体平板模型托卡马克装置约束磁场位形理论研究圆偏振驱动效率旋转效应
分类号: TL61
类　型: 博士论文
年　份: 1999年
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内容摘要

近年来,一种新的先进的托卡马克磁场位形—反磁剪切位形已经逐步被人们所认识,在托卡马克装置上普遍观察到了负磁剪切区等离子体约束的显著改善,人们越来越多地关注在反磁剪切位形下托卡马克的物理问题。另外,早先发现等离子体旋转也是改善约束、输运垒形成的重要因素,一些人开始考虑在反磁剪切位形下旋转等离子体中的输运、不稳定性等问题。在本论文中我们把反磁剪切位形下有旋转的托卡马克等离子体理解为高约束先进托卡马克等离子体。本论文研究高约束先进托卡马克等离子体阿尔芬波电流驱动。采用单流体MHD模型,考虑磁剪切修正和等离子体旋转修正。分别在等离子体平板模型和圆柱模型下导出了阿尔芬波电流驱动电流密度的表达式,并给出了扰动场满足的波方程及近似解。我们在极向模数m=0和m≠0的两种情形下,分别讨论了压缩阿尔芬波电流驱动、剪切阿尔芬波电流驱动以及圆偏振阿尔芬波电流驱动。给出了不同情况下各种阿尔芬波电流驱动效率与等离子体各种物理效应(量)之间的关系。我们的分析研究不仅得到了与前人一致的结论,而且给出了一些新的结果。我们的研究表明:在m=0情况下,当既不考虑旋转效应也不考虑磁剪切效应时,圆偏振阿尔芬波可以驱动等离子体电流,而且驱动效率与等离子体密度无关;而压缩阿尔芬波和剪切阿尔芬波都无法驱动电流。这与Chan等人[Phys. Fluids B2, 944(1990)]的结论一致。当考虑旋转效应而不考虑磁剪切效应时,等离子体平板模型下平面极化压缩阿尔芬波能够驱动旋转等离子体电流,驱动效率也与等离子体密度无关,却与旋转大小成正比,这与Avinash

全文目录

第一部分综述  10-26
  第一章托卡马克无感电流驱动  10-16
    §1.1 托卡马克稳态运行  10-12
    §1.2 无感电流驱动  12
    §1.3 射频波电流驱动  12-15
    §1.4 小结  15-16
  第二章阿尔芬波电流驱动研究概况  16-23
    §2.1 引言  16-18
    §2.2 阿尔芬波电流驱动的理论研究  18-20
    §2.3 阿尔芬波电流驱动的实验结果  20-21
    §2.4 阿尔芬波电流驱动研究的发展方向  21-23
  参考文献  23-26
第二部分专题研究  26-87
  第三章基本概念与理论模型  26-42
    §3.1 引言  26-29
    §3.2 基本物理模型  29-36
    §3.3 旋转等离子体的单流体MHD模型  36-42
  第四章托卡马克剪切磁场中旋转等离子体的波方程与驱动电流密度  42-55
    §4.1 一级扰动电流密度δj与扰动场δE、δB的关系  42-45
    §4.2 剪切磁场中旋转等离子体的阿尔芬波方程  45-50
    §4.3 驱动电流密度J_z的表达式  50-55
  第五章托卡马克剪切磁场中旋转等离子体的阿尔芬波驱动电流与驱动效率  55-76
    §5.1 柱坐标下波方程的近似解  55-59
    §5.2 驱动电流和驱动效率  59-61
    §5.3 压缩阿尔芬波电流驱动  61-64
    §5.4 剪切阿尔芬波电流驱动  64-68
    §5.5 圆偏振阿尔芬波电流驱动  68-70
    §5.6 磁剪切位形下等离子体平板模型的阿尔芬波电流驱动  70-74
    §5.7 结论  74-76
  第六章总结及对未来工作的展望  76-82
    §6.1 总结  76-79
    §6.2 对未来工作的展望  79-82
  参考文献  82-87
攻读博士期间发表及待发表的文章  87-88
攻读博士期间参加国内外学术会议交流情况  88-89
简历  89-90
致谢  90

高约束先进托卡马克等离子体阿尔芬波电流驱动的理论研究

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