《HL-2M先進偏濾器位形下的VDE特徵及緩解的數值研究》是依託核工業西南物理研究院，由薛雷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先進偏濾器位形下的VDE特徵及緩解的數值研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：薛雷
- 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
提升拉長比有助於獲得更高參數的電漿，高拉長對於托卡馬克裝置高參數運行具有重要意義，然而高拉長比電漿運行時，常會伴隨著垂直位移事件（VDE）的發生。VDE與電漿破裂息息相關。VDE會對裝置造成嚴重損害，並已成為托卡馬克運行的一個重要問題。為了緩解聚變堆運行期間沉積在偏濾器靶板的熱負載，先進偏濾器位形的研究已成為熱點。然而先進偏濾器的VDE研究在國際上仍是一個空白，研究先進偏濾器位形下的VDE特徵對於未來聚變堆而言意義重大。暈（Halo）電流的分布的數值研究可為未來聚變堆相關部件的設計提供有力支持，本課題通過研究暈電流的分布的分析方法，進一步研究先進偏濾器下位形的halo電流分布特點。在VDE緩解方面，電漿參數對hot VDE垂直不穩定性發展的影響以及中性點(NP)對cold VDE的抑制作用的將結合先進偏濾器位形而被進一步研究。
結題摘要
高拉長比有助於提升托卡馬克電漿性能。然而高拉長比電漿固有的垂直不穩定性使得其極易在垂直方向失控，從而發生垂直位移事件VDEs現象。VDEs與電漿破裂息息相關，其會對裝置真空室及其內部件造成嚴重損害，已成為未來聚變堆安全運行的一個亟待解決的問題。與此同時，致力於緩解未來聚變堆運行期間沉積在偏濾器靶板熱負載的先進偏濾器位形研究已成為磁約束聚變研究領域的熱點之一。先進偏濾器位形下的VDEs特徵研究在國際上仍是一個空白。HL-2M是中核集團核工業西南物理研究院正在建設的新一代托卡馬克裝置，其通過最佳化極向場線圈布局，電漿最大拉長比可達1.8，同時具備兼容運行標準偏濾器和先進偏濾器（雪花和tripod）的能力，開展先進偏濾器研究也是HL-2M任務之一。本項目依託HL-2M裝置，就其電漿VDEs期間的halo電流特徵開展了分析，研究了高拉長比雙零雪花和tripod偏濾器位形下的VDEs特徵，進一步開展了先進偏濾器磁拓撲結構對VDEs發展影響和緩解的研究，探索了反三角位形下的VDE特性，研究了電漿參數擾動對垂直不穩定性的影響，探索了抑制初始垂直不穩定性發展的中性點作用。研究結果顯示：HL-2M常規位形的hot VDE期間的峰值halo電流高於cold VDE情況；相較雙零常規位形，雪花減位形VDE期間的峰值halo電流份額＞標準雪花情況＞雪花加情況＞Tripod情況；發現電流淬滅期間的峰值halo電流與先進偏濾器位形第二X點位置有如下關係：當第二X點在Z向背離第一X點移動時，峰值halo電流份額隨著兩X點距離的增加而遞減，當第二X點在橫向遠離第一X點移動時，峰值halo電流隨著兩X點距離的增加而遞增；這些研究對未來聚變堆的高參數安全運行，相關內部件的工程設計，以及堆芯電漿參數的最佳化選取，運行空間和運行模式的分析，甚至偏濾器的選擇等方面，都具有極其重要的意義。
