《托卡馬克磁拓撲結構對外加螺旋擾動磁場回響的研究》是依託華中科技大學，由饒波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：托卡馬克磁拓撲結構對外加螺旋擾動磁場回響的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：饒波
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用外加螺旋擾動磁場控制電漿中各種磁流體不穩定性（新經典撕裂模、邊界局域模、電阻壁模等）已成為近年來國內外的研究熱點。這些研究的一個關鍵問題是理解電漿對外加擾動磁場是如何回響的。外加螺旋擾動磁場在轉動的電漿中會感應禁止電流，從而對磁拓撲結構形成修正，觀察分析擾動磁場作用下電漿磁拓撲結構的變化是研究電漿回響的基礎。本項目擬在J-TEXT上利用可轉動的、共振模式單純的外加擾動磁場，通過實驗研究電漿內部和邊界磁拓撲結構的回響。分別施加共振模式為1/1、2/1或3/1的擾動磁場，在電漿內部，觀察模穿透過程中磁擾動演化過程；在電漿邊界，觀察擾動磁場作用下電漿邊界磁面形狀的變化。結合實驗現象,在理論上研究電漿中磁拓撲結構受外加螺旋擾動磁場的影響機理。項目的執行可為進一步理解電漿對外加擾動場的回響提供參考。
結題摘要
外加螺旋場在托卡馬克的不穩定性控制中，如ELMs控制、電阻壁模控制、鎖模控制等，都發揮著很重要的作用，但電漿對外加螺旋場的回響機制還並未弄得很清楚，如共振有理面的禁止電流結構、與外加場的相位關係等還少有被直接觀察到，外加螺旋場對電漿邊界磁拓撲結構的改變情況，也是在近幾年才在實驗上通過輻射結構間接地被觀察到。所以，開展電漿中磁拓撲結構對外加螺旋磁場的回響研究具有十分重要的意義。 本項目在J-TEXT托卡馬克上利用轉動擾動場系統產生交變的擾動磁場，使得電漿的回響也是交變的，觀測更加便利，同時，項目利用外部磁探針陣列與擾動場線圈空間上相距較遠的特點，直接觀測轉動螺旋場作用下的禁止電流的特徵。研究發現，外加轉動螺旋場將在共振有理面感應禁止電流，禁止電流傾向於完全螢幕蔽有理面以內的磁場，所以其產生的磁場與外部磁場相位基本相反，在有理面產生的電磁力矩被粘滯力矩平衡。當外部磁場增強時，電磁力矩增大，力矩平衡被破壞，進而發生穿透，穿透後形成磁島，磁島的擾動磁場相位與外加螺旋場相位相同。研究中還發現，電漿中本身存在撕裂模時，共振有理面同樣會感應禁止電流，且該禁止電流會與磁島作用產生電磁力矩，使磁島相位發生振盪。項目還利用高速可見光相機觀察了電漿邊界輻射分布，發現了不均勻的三維結構，項目組認為是邊界磁島導致的，但目前證據還不夠充足。後期，項目還將繼續沿著項目擬定路線，進一步研究電漿磁拓撲結構的改變，尤其是邊界結構的變化，以及三維磁拓撲對電漿輸運、雜質、熱分布等的影響。
