托卡马克中密度空间分布反演研究

摘要

本论文主要对托卡马克中电子密度弦测量值的反演方法进行了分析和研究，并把这些方法应用于HT-7托卡马克电子密度实验数据的分析和处理中。根据托卡马克等离子体物理提出了一种新的反演托卡马克电子密度空间分布的方法：基于等磁通面反演托卡马克电子密度空间分布。此方法在非圆截面托卡马克中将有很好的应用前景。
　　 在托卡马克中一般采用激光干涉仪来测量等离子体的弦电子平均密度。由于激光干涉仪有时候存在很大的干扰，并且只能输出0到2万的相位差，导致密度信号的翻转。这使得对密度原始信号的处理变得很困难，这是整个数据处理过程的关键和基础，得到真实可靠的密度弦测量信号是准确进行密度空间分布反演计算的前提。我们通过对已有密度处理算法的研究，比较各种算法的优、缺点，对原有的密度滤波算法进行了改进，并利用小波分析对密度信号进行高频去噪音处理，很好的还原了密度的真实信号。
　　 用于物理量空间分布反演计算的传统方法是阿贝尔反演法，阿贝尔反演法只能解决具有一定对称性的物理量的空间分布反演问题。为了改善等离子体边缘杂质条件和约束性能，许多托卡马克装置先后采用了先进的偏滤器技术，导致了等离子体截面的变化。等离子体位形由原来的近圆位形演变成了具有椭圆形变加三角形变的单零、双零等复杂形态的位形。在此情况下，阿贝尔反演方法已经不再适用。所以必须寻找一种适合于非圆截面托卡马克密度空间分布反演计算的方法。
　　 由托卡马克等离子体平衡理论可知等离子体处在平衡时，等离子体磁面就是等压面和等密度面。由于现代托卡马克装置截面不断扩大以及控制技术的进步，一般能够获得等离子体的平衡。因此本文提出了利用等离子体平衡反演程序EFIT（Equilibrium Fitting code）反演得到的等离子体磁通面来反演密度的空间分布。本文给出了此算法的原理及HT-7实验中密度空间分布反演结果。由于EAST（ExperimentalAdvanced Superconducting Tokamak）托卡马克中目前只有一道激光干涉仪测量系统，还不能够进行密度空间分布的反演计算，我们希望本算法将来能够成功地运用于EAST托卡马克电子密度空间分布的反演计算中，并能够应用于实时的托卡马克电子密度反馈控制计算中。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 弦积分反演计算

1.3 本论文研究内容

1.4 论文结构

第二章 密度空间分布反演原理

2.1 空间分布反演研究现状

2.2 阿贝尔反演原理

2.3 基于等磁通面反演密度空间分布原理

第三章 HT-7密度空间分布反演计算

3.1 HT-7密度信号的测量与处理

3.2 基于等磁通面反演方法计算结果

第四章 总结和展望

4.1 全文总结

4.2 展望

参考文献

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