J--TEXT托卡马克基于大量杂质气体注入的破裂缓解实验研究

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 托卡马克的破裂及破裂危害

1.2.1 破裂的原因

1.2.2 破裂的危害

1.3 破裂控制系统概述

1.3.1 破裂预警系统

1.3.2 破裂避免系统

1.3.3 破裂缓解系统

1.4 破裂缓解研究进展与意义

1.5 本文的主要研究内容

2 托卡马克破裂缓解研究综述

2.1 大量杂质注入的实现方式

（1）大量杂质气体注入

（2）大量杂质固体注入

2.2 快速关断过程及对热负荷的缓解

2.2.1 破裂缓解对辐射不对称性的限制

2.2.2 杂质的注入对热负荷的缓解

2.2.3 杂质的注入效率

2.2.4 快速关断过程中的输运研究

2.2.5 快速关断过程中的MHD行为

2.2.6 破裂缓解中的辐射不对称性

2.3 杂质注入对电磁应力负荷的缓解

2.4 逃逸电子相关物理及其缓解

2.4.1 逃逸电子产生与损失的物理机制

2.4.2 逃逸电子种子的实验与模拟研究

2.4.3 逃逸电流平台及其损失特征

2.4.4 逃逸电子的缓解

2.5 本章小结

3 J-TEXT破裂缓解及逃逸电流相关诊断搭建

3.1 J-TEXT装置及破裂缓解系统

3.1.1 J-TEXT装置

3.1.2 MGI破裂缓解系统研制

3.2 破裂缓解相关诊断介绍及搭建

3.2.1 远红外三波偏振干涉仪诊断

3.2.2 电子回旋辐射诊断

3.2.3 磁探针阵列

3.2.4 高速可见光相机诊断

3.2.5 辐射诊断：环向和极向AXUV阵列

3.3 逃逸电子相关诊断设计及搭建

3.3.1 硬X射线诊断

3.3.2 逃逸电子同步辐射诊断

3.4 本章小结

4 大量杂质气体注入下的破裂缓解实验研究

4.1 MGI破裂缓解的典型实验结果

4.2 MGI快速关断过程的实验研究

4.2.1 杂质注入过程的温度密度演化

4.2.2 杂质注入量的影响

4.2.3 与密度极限破裂的差异

4.2.4 MHD不稳定性的演化

4.3 MGI环向辐射不对称性的实验研究

4.4 破裂缓解实验中的统计结果

4.5 逃逸电流的产生区间

4.6 本章小结

5 磁岛影响MGI快速关断及逃逸电流产生的实验研究

5.1 实验条件

5.1.1 三维共振扰动磁场系统

5.1.2 静态2/1 RMP穿透形成磁岛的基本特性

5.2 磁岛影响MGI快速关断过程的实验研究

5.2.1 磁岛对杂质注入过程的影响

5.2.2 磁岛对热猝灭过程的影响

5.2.3 MHD 不稳定性演化的差异

5.2.4 与磁岛相位的依赖关系

5.2.5 与磁岛宽度的依赖关系

5.2.6 其他MHD 模式的影响

5.2.7 可能的物理机制

5.3 磁岛影响逃逸电流产生的实验研究

5.3.1 RMP对逃逸电流的抑制

5.3.2 磁岛相位影响逃逸电流的产生

5.4 NIMROD数值模拟研究

5.4.1 NIMROD三维单流体模型

5.4.2 NIMROD数值模拟结果

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表的论文目录