EAST上刮削层宽度与湍流输运的关联特性研究

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托卡马克的磁约束聚变的实现建立在其高参数、长脉冲、稳态运行的基础上。从主等离子体区到达刮削层的高能热流和粒子流与壁材料的相互作用是其面临的巨大挑战之一。无论是限制器位形还是偏滤器位形放电,沉积在单位面积的壁材料上的能流和粒子流都与刮削层的宽度有关。本文依托EAST超导托卡马克装置,利用其低场侧中平面的快速往复式探针系统,对刮削层宽度与湍流输运的关联性进行了比较系统的研究。本论文研究发现在射频波加热主导的高约束模式下,随着等离子体电流的增加,刮削层中湍流的径向相关长度减小,极向相关长度增加。更进一步的研究表明,这可能是由刮削层中的E剪切扭曲抑制湍流导致,而且湍流的抑制与刮削层宽度的减小有着明显的关联性。具体表现为,随着等离子体电流的增加,刮削层中的E剪切增加,湍流的径向相关长度变短,从而导致了刮削层宽度的减小。本论文引入了一个简单的模型验证刮削层中E剪切对于湍流的抑制作用,并简要分析了ITER刮削层宽度与湍流输运的关联性。
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