J-TEXT装置上逃逸电流磁能与逃逸电子动能的转换研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanjian2009
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在托卡马克运行中,等离子体破裂几乎是不可避免的灾难性事件。在大量电子逃逸形成逃逸电流的情形下,等离子体磁能部分转移到逃逸电流束中。对于国际热核聚变实验堆(InternationalThermonuclear Experimental Reactor,ITER)而言,其逃逸电流束携带的磁能可高达307MJ。在逃逸电流猝灭阶段,这部分磁能可能会转换成逃逸电子的动能,加剧逃逸电子对装置第一壁的损害。因此,研究逃逸电流束磁能到逃逸电子动能的转换过程,并积极探索转移逃逸束磁能的有效方法,对托卡马克装置的安全稳定运行有重要意义。  本文基于J-TEXT托卡马克装置,主要工作如下:首先,估算逃逸平台期间真空室内的磁能与流入真空室的磁能,为后续的磁能分析奠定基础。其次,分析了在破裂的电流猝灭阶段、逃逸平台阶段,及逃逸电流猝灭阶段,磁能到逃逸电子动能的转换过程,并分析逃逸电流猝灭阶段影响逃逸电子动能增加的因素。一般来说,损失在真空室内的磁能越多,逃逸电子获得的动能越大,但在逃逸电流束的一次撞壁行为维持了整个逃逸电流猝灭阶段的情况下,逃逸电子的动能与损失在真空室的磁能无明显关系:无论真空室内损失的磁能有多大,逃逸电子的动能始终维持在较低的水平。在逃逸电流猝灭阶段,逃逸电流快速下降的时间占的份额越大,归一化后的平均磁扰动强度越强,逃逸电子动能的增加越不明显。最后,探讨了逃逸平台期间磁能转移的方法。外加反向欧姆电场可以减少流入真空室的磁能,对总磁能的转移效率高达41.35%。在逃逸束的位置得到较好控制的情况下,逃逸电流可以实现软着陆。外加磁能转移线圈在逃逸电流平台阶段无明显效果,在逃逸电流撞壁阶段有一定的磁能转移效果,对总磁能的转移效率可达26.5%。
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