《HL-2M上主動控制與電漿旋轉對電阻壁模的協同作用》是依託核工業西南物理研究院，由夏國良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：HL-2M上主動控制與電漿旋轉對電阻壁模的協同作用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：夏國良
- 依託單位：核工業西南物理研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在先進托卡馬克（高比壓、大自舉電流、長脈衝）中，電阻壁模是一種非常危險的巨觀不穩定性，抑制電阻壁模至關重要，否則它最終將會導致電漿放電的大破裂。因此，理解抑制電阻壁模的物理機制以及如何主動控制電阻壁模對於正在升級改造的HL-2M托卡馬克來說非常重要。本項目擬通過採用當前聚變界最先進的代碼之一MARS-Q程式結合HL-2M裝置的工程設計展開數值模擬研究。首先對MARS-Q代碼進行升級完善，率先考慮電漿極向旋轉物理效應，並開發新的電漿極向旋轉模組，研究電漿旋轉對電阻壁模的作用。然後研究HL-2M裝置中RMP線圈對電阻壁模的主動控制，最佳化RMP線圈的位置和極向寬度。最後結合HL-2M裝置，首次研究主動控制與電漿旋轉對電阻壁模的協同作用。本項目研究成果將對穩定電阻壁模，改善HL-2M裝置的約束，提高其放電時間等至關重要。
結題摘要
套用 MARS-F/K 代碼對HL-2M 托卡馬克中電阻壁模進行了系統的研究，其中包括環向電漿流，進動漂移動理學以及反饋控制。研究發現：當環向電漿的速度不是很快時，磁軸處旋轉頻率Omega_0小於等於0.006 阿爾芬頻率，由捕獲熱粒子提供的進動漂移共振阻尼能把HL-2M 中2 MA雙零點高參數運行方案的電阻壁模穩定住（環向模數 n=1）。HL-2M裝置設計中有2套 RMP 線圈，可用於抑制邊緣局域模或電阻壁模，我們發現線圈在極向上的位置theta_c 在20°於22°之間，效果最佳。同時我們還考慮了動理學效應與反饋控制對電阻壁模的協同作用，調整上下反饋線圈之間相位角或使用D型控制器能增強穩定作用。我們套用一種簡單的解析模型重複了以上的數值結果。根據項目計畫書的安排，我們還對MARS-F程式進行了升級，同時包含了環向流與極向流。它們之間最大的區別在於背景電漿環向流是軸對稱的，不隨極向改變，而附加平行流的極向分量（極向流）或環向分量既隨徑向改變，同時也隨極向變化。研究發現平行流對電阻壁模的影響很小，這是因為極限流的致穩作用與環向分量的解穩效果相互抵消。環向分量的解穩主要是由於二維電漿流傅立葉模式耦合導致的，特別是 m=1模式。相比均勻平行流，流剪下對電阻壁模的致穩/解穩起弱化作用。
