《電漿電流剖面分布控制的數值模擬研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由吳斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電漿電流剖面分布控制的數值模擬研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳斌
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
穩態運行是未來托卡馬克反應堆的發展方向，在ITER裝置的設計中，反剪下模式和弱剪下混合模式是計畫採用的兩種先進運行模式。在托卡馬克中，電漿電流的剖面分布決定了安全因子q的分布，從而決定磁剪下的性質，因此電漿電流分布剖面的控制是實現先進運行模式的最關鍵問題之一。本項目以TSC、LSC、ASTRA、ACCOME等數值模擬為主要研究手段，結合EAST裝置實驗數據分析，開展托卡馬克先進運行模式下電漿電流分布剖面控制研究，重點研究如何綜合運用LHCD、NBI、FWCD等非感電流驅動手段來控制電漿電流的剖面分布，電漿電流剖面的實時控制算法模擬，反剪下和弱剪下模式中ITB形成和約束改善的數值模擬分析等問題。項目的實施有助於推動國內電漿電流剖面分布控制研究進入國際前沿領域，對EAST托卡馬克裝置的開展高水平穩態先進運行模式的物理實驗研究也有重要意義。
結題摘要
穩態運行是未來托卡馬克反應堆的發展方向，在ITER裝置的設計中，反剪下模式和弱剪下混合模式是計畫採用的兩種先進運行模式。在托卡馬克中，電漿電流的剖面分布決定了安全因子q的分布，從而決定磁剪下的性質，因此電漿電流分布剖面的控制是實現先進運行模式的最關鍵問題之一。本項目以TSC、ONETWO等1.5維的電漿輸運程式為主要模擬工具，結合低雜波電流驅動程式LSC、中性束注入程式NUBEAM等輔助加熱和電流驅動模組，緊密聯繫EAST裝置實驗數據分析，開展了托卡馬克先進運行模式下電漿電流分布剖面控制研究，研究了如何綜合運用LHCD、NBI、FWCD等非感電流驅動手段來控制電漿電流的剖面分布，反剪下和弱剪下模式中ITB形成和約束改善的數值模擬分析，電漿電流剖面的實時控制算法模擬等問題。在課題支持下，已經發表論文20篇，培養3名電漿數值模擬專業博士，在引進開發國外主流數值模擬程式的基礎上，初步建立了一個較完備的電漿輔助加熱與電流驅動的數值模擬程式體系，可以對NBI、LHCD、ECCD、ICRF等主要的電漿輔助加熱與電流驅動手段進行數值模擬研究。在探索電漿平衡位形的建立、電漿電流和位形的反饋控制機理的基礎上，完成了電漿先進運行模式中平衡位形建立及實現的放電模擬預測，為探索先進運行模式的實驗研究提供了理論研究基礎，同時對今後探索電漿約束性能的改善具有重要意義。
