外加擾動場對托卡馬克電漿撕裂模影響的實驗研究

《外加擾動場對托卡馬克電漿撕裂模影響的實驗研究》是依託華中科技大學，由丁永華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：外加擾動場對托卡馬克電漿撕裂模影響的實驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：丁永華
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

外加擾動場通常用來矯正誤差場或控制邊界局域模，也可以用來抑制撕裂模不穩定性，同時也可能導致擾動場在電漿中穿透（penetration）產生非轉動的撕裂模（locked mode）等不良的效果。目前外加擾動場對撕裂模抑制或穿透兩種對立作用的實驗研究和理論解析仍不完善，需要進一步研究。J-TEXT托卡馬克真空室外部現已具備一套擾動場線圈，在實驗中已經觀察到擾動場抑制撕裂模和磁場穿透等現象，為了豐富外加擾動場的模式和波形，另外一套安裝在真空室內部的擾動場線圈也將投入實驗。本研究擬通過在固定電漿參數下對擾動場幅值和空間相位進行調製，評估裝置固有誤差場並進行修正；通過調節電漿參數（電子密度，電漿電流，縱場等），在實驗上探索在不同的電漿參數下外加共振磁擾動對撕裂模產生和發展的影響；並結合磁流體數值模擬代碼開展理論分析，加深對共振磁擾動與電漿撕裂模作用機理的理解。

結題摘要

在托卡馬克電漿放電過程中，撕裂模會顯著降低電漿粒子和能量約束性能，甚至引發電漿大破裂損害裝置，是未來實現磁約束核聚變能商用化必須解決的問題之一。本課題對外加擾動場（RMP）作用在撕裂模上的影響進行了實驗與理論研究。用鎖模閾值、穿透閾值以及撕裂模轉動的對稱性三種方法對J-TEXT上誤差場的強度以及相位進行了測量，成功利用J-TEXT上的靜態擾動場系統（SRMP）實現了誤差場補償。利用RMP在實驗上實現了撕裂模抑制，發現了擾動磁場對撕裂模的作用效果與撕裂模初始轉動頻率的相關性：撕裂模頻率較高時，RMP會完全抑制撕裂模，反之會使得撕裂模鎖模；並且就該方面內容進行了數值模擬，獲得了RMP對撕裂模的作用區間。本課題還對擾動場在電漿中的穿透現象從實驗和數值模擬兩方面進行了研究，實驗上獲得了RMP穿透閾值與電子密度的定標關係，模擬結果與實驗結果符合度很高。這對將來利用外加擾動場控制撕裂模提供很好的參照依據與科研基礎。