【摘 要】
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边缘局域模爆发时会产生托卡马克装置不能承受的高强度能流,是托卡马克运行在高约束模式时面临的主要问题。共振磁扰动是缓解抑制边缘局域模的一种可行方案,但其缓解抑制边缘
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边缘局域模爆发时会产生托卡马克装置不能承受的高强度能流,是托卡马克运行在高约束模式时面临的主要问题。共振磁扰动是缓解抑制边缘局域模的一种可行方案,但其缓解抑制边缘局域模的机理尚不完全清晰,因而目前无法准确的给出不同放电参数下用共振磁扰动缓解抑制边缘局域模需满足的条件或判据。线性响应程序不能计算等离子体流的自洽演化,而目前非线性响应程序受到数值方法的限制,通常是在柱位型下用实际电阻或是在环位型下用高电阻进行模拟,本文尝试在环位型下用实际电阻模拟等离子对共振磁扰动的非线性响应和波模之间的耦合。本论文通过改写原有代码构建了生成不同位型共振磁扰动磁场的计算程序,在BOUT++框架下,使用约化MHD方程组,对等离子体响应共振磁扰动以及边缘局域模在共振磁扰动作用下的行为进行了数值模拟,揭示了等离子体与共振磁扰动相互作用时一些行为的性质。主要发现共振磁扰动可以通过非线性机制向稳定的气球模传输能量使其幅值增长,进而响应波模影响共振磁扰动作用下等离子体的行为。同时本文模拟中发现:共振磁扰动产生的扰动磁场不显著改变剥离气球模的线性增长率;共振磁扰动对等离子体中与共振磁扰动磁场环向模数相同和不同的扰动分量具有不同的影响;共振响应与非共振响应的强度不同,非共振响应在理想MHD时间尺度快速发生,共振响应在电阻MHD时间尺度上逐渐增长;在高强度共振磁扰动作用下,非共振磁扰动磁场环向模数倍频模的扰动可以被完全抑制。本文由引言和共振磁扰动与等离子体相互作用的模拟两章组成。在引言中介绍磁约束聚变原理,等离子体数值模拟与BOUT++程序,边缘局域模与共振磁扰动。第二章包括三部分,其中第一部分介绍模拟共振磁扰动磁场的构建,第二部分介绍数值模型,第三部分是模拟结果的分析与讨论。
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