【摘 要】
:
近几十年的研究表明漂移波湍流是造成磁约束装置中粒子、能量以及动量反常输运的主要原因。由于电子的质量远小于离子的质量,因此电子和离子的动量输运对托卡马克等离子体的约束有着不同的影响。大量研究表明托卡马克中等离子体自发产生的环向转动是由湍流产生的离子动量输运造成的。虽然湍流产生的电子动量输运对等离子体自发旋转影响较小,但是会对等离子体平衡电流密度剖面产生较大影响。最早在上个世纪80年代末有人提出湍流造
论文部分内容阅读
近几十年的研究表明漂移波湍流是造成磁约束装置中粒子、能量以及动量反常输运的主要原因。由于电子的质量远小于离子的质量,因此电子和离子的动量输运对托卡马克等离子体的约束有着不同的影响。大量研究表明托卡马克中等离子体自发产生的环向转动是由湍流产生的离子动量输运造成的。虽然湍流产生的电子动量输运对等离子体自发旋转影响较小,但是会对等离子体平衡电流密度剖面产生较大影响。最早在上个世纪80年代末有人提出湍流造成的电子平行动量的输运会产生一个额外的电流,被称为湍流产生的电流。近年,在我国EAST装置上的实验中发现了湍流、湍流产生的电流以及内扭曲模的自组织结构。湍流产生的电流可以在局部位置显著地改变等离子体电流密度剖面从而影响磁流体不稳定性,这为研究湍流与磁流体(MHD)不稳定性之间的相互作用提供了一种思路。研究湍流产生电流的物理机制和湍流产生的电流密度剖面对等离子体的约束具有十分重要的意义。本文采用回旋动理学代码GEM系统地研究了离子温度梯度(ITG)湍流以及无碰撞捕获电子模(CTEM)湍流产生电流的物理机制以及计算了这两种湍流产生的电流密度的幅度。本工作的第一部分是在静电极限和无碰撞的条件下研究了ITG湍流产生电流的物理机制及其幅度。模拟结果显示湍流通过两种物理机制来改变电子的平行动量从而产生电流,这与前人的工作结果吻合。其中一种物理机制是电子雷诺协强(也称电子平行动量通量)的散度,它可以改变电流密度的径向剖面但是不能产生一个净的电流;另外一种是湍流加速(也称为电子离子动量交换),其可以产生一个净的电流。在线性阶段,电子雷诺协强在有理面附近迅速增长且正比于湍流强度的梯度,它的散度在有理面附近有一个宽度约为离子回旋半径的小尺度结构。通过对电子雷诺协强的散度和湍流加速项幅度的比较,以及二者与湍流产生的电流密度的变化的相关性分析,结果表明电子雷诺协强的散度对湍流产生的局部电流起主要贡献。同时,我们采用包含多个环向模数的模拟(多n模拟)方法计算了 ITG湍流产生的电流密度剖面。ITG湍流产生的电流在有理面附近会显著改变自举电流密度剖面。特别是在靠近托卡马克外侧的区域,湍流产生的电流密度可达自举电流密度的150%。在满足静电极限下,托卡马克中湍流产生的电流正比于等离子体密度。本工作的第二部分研究了静电极限下CTEM湍流产生的电流。通过分析扰动电子分布函数,发现了浅通行电子在CTEM湍流产生电流的过程中扮演着至关重要的角色,其可以决定湍流产生电流的方向及幅度。电流相空间结构中关于平行速度偶对称的部分导致了净的电流的产生。通过连续小波变换的方法将湍流产生电流的两种尺度的结构分离开来。其中一种是电流的小尺度结构(几个离子拉莫尔半径),与在有理面附近湍流强度梯度造成的对称性破缺以及电子和波相互共振有关;另一种是电流的中等尺度结构(十几个离子拉莫尔半径),与带状流剪切有关。对于弱驱动平衡参数,湍流产生的电流由在有理面附近的小尺度结构占主导,这是因为带状流对湍流的影响几乎可以忽略。而对于高环向模数强驱动平衡参数,带状流可以剪切湍流的涡旋结构并且可以产生一个中等尺度的电流。强驱动平衡参数下的多n模拟结果表明湍流产生电流的径向尺度结构由带状流的剪切、湍流强度梯度提供的对称性破缺以及有理面附近电子和波共振效应共同决定。结果还显示,对于强驱动平衡参数,CTEM湍流产生的电流密度在有理面附近接近自举电流密度的50%。综上,本论文对湍流产生电流的模拟研究表明,湍流产生的电流对局部的等离子体电流密度剖面有着较大的影响。这可能会对等离子体中的宏观磁流体不稳定性产生影响,如新经典撕裂模。这为研究湍流和磁流体不稳定性相互作用提供了一种思路,同时在未来聚变堆中,需要仔细考虑湍流产生电流带来的影响。
其他文献
新冠疫情不仅仅是对人类的生理健康的严峻挑战,也是对心理健康的严重威胁。疫情期间,多种精神疾病的发病风险升高,其中就包括抑郁和网络游戏障碍。而内表型可以帮助我们对于精神疾病的发病进程有更深入的理解,也可以对精神疾病的高危人群进行预测并采取更好的干预措施,防止这类高危人群在疫情影响下发展出更严重的心理问题。因此,本文围绕抑郁和网络游戏障碍这两类新冠疫情期间的高风险精神疾病进行了内表型相关研究,并为疫情
近年来,随着“平安城市”和“智慧城市”的建设取得了快速发展,行人重识别技术在公共安全领域也变得尤为重要。传统行人重识别技术依赖于大量的人工标注数据因此给实际落地带来了较大的挑战。为了克服传统的监督学习带来的局限性,本文基于深度学习方法对无监督行人重识别开展了一系列的研究,主要的工作和贡献点总结如下:1.针对无监督行人重识别中的样本储存器更新误差问题,提出了一种基于中心特征学习的无监督重识别方法。首
信息技术的广泛应用和网络空间的发展,极大促进了经济社会繁荣进步,但同时也带来了新的安全风险和挑战,如商业、军事、个人隐私等机密信息在网络空间大量传播,面临着被窃取和泄露的风险。如何保障这些机密数据在网络空间中传播的安全性,成为信息安全领域的一个热点问题。传统的解决方案是基于密码学,然而收发密文容易引起怀疑,从而导致秘密通信的行为暴露。在非受控环境下,保密通信不仅需要保护消息内容不被泄漏,还需要保护
随着互联网技术与多媒体技术的快速发展与应用,人们越来越多地用图像、音频和视频等多媒体来传递和表达信息。隐写术作为一种将秘密消息嵌入多媒体文件中进行传递与共享的隐蔽通信技术,被广泛用于非法目的,如传播计算机病毒、传递非法消息等。显然,研究安全有效的隐写对抗技术具有重要的现实意义。隐写分析技术旨在识别隐写行为和检测载密图像,是有效的隐写对抗技术,其研究受到了普遍的关注与重视。随着近年来隐写技术不断地发
在发育的早期阶段,大脑环路会根据外部环境刺激的变化迅速地进行重新连接和完善。随着大脑发育逐渐成熟,皮层环路趋于稳定,这也意味着皮层受损后的修复能力有所降低。目前,由于神经系统发育不当引发的疾病,如弱视,以及一些神经退行性疾病仍然是人类亟待解决的医学问题,给病人及其家人带来了很多痛苦。增强成年个体皮层可塑性是较为理想的治疗策略,将为这些疾病的治疗提供助力。小鼠的视觉皮层是可塑性研究领域里比较经典的模
研究背景:1型糖尿病合并妊娠患者不良妊娠结局发生风险高,孕期综合管理特别是有效的血糖管理能显著降低这些患者妊娠不良妊娠结局风险。糖化血红蛋白(Glycated hemoglobin,HbA1c)反映2-3个月前平均血糖水平,是孕期血糖评估的主要指标,但其反映的是非即时血糖,受怀孕状态的影响其准确性较非孕期更低。连续动态血糖监测(Continuous glucose monitoring syste
粒子物理实验是探索微观物质结构与相互作用的基本方法。其中大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)是目前人类建造的最大的粒子物理实验装置,至今已取得了丰硕的科研成果。但是物理学家对更深层次物理模型的追求从未停止,为了进一步探索未知的粒子物理现象,近些年LHC计划通过一系列的升级提升其亮度,使之能够更加有效地进行实验。高亮度升级带来更多对撞事例的同时,也会导致大量的无效事件
微生物能够通过降解和转化作用实现水中污染物的去除以及氮、磷和碳等元素的循环,在废水生物处理和水生态系统修复中发挥着重要作用。微生物和膜分离技术相耦合的膜法生物处理工艺由于具有诸多优点而广泛应用。然而,微生物容易通过聚集形成生物膜,引发膜污染,从而降低膜法生物处理工艺效率,且生物膜也会造成生态环境问题。在膜法废水生物处理系统中,由于受到复杂的微生物间相互作用以及操作条件和环境因素等影响,微生物的成膜
固有淋巴细胞(innate lymphoid cells,ILCs)是指来源于骨髓淋巴细胞祖细胞,不表达TCR和BCR,不进行抗原特异性受体基因重排的一类异质性细胞。国际免疫学会联盟批准的ILCs共分为5群,包括NK细胞、ILC1、ILC2、ILC3与LTi细胞。大部分ILCs是组织驻留细胞,在机体微环境中发挥免疫调控作用。已有报道表明ILCs会在肿瘤微环境中聚集,但其究竟发挥怎样的功能尚不清楚。
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是重要的环境污染物,随着工业化的快速发展,VOCs污染现状日益严峻。石油化工是国家污染治理和管控的重点行业,其VOCs排放量居工业源首位。石化VOCs排放具有组分复杂、浓度跨度大、现场湿度差异大等特征,对其准确在线监测是现阶段检测技术的重大难题。针对石化VOCs排放在线监测的重大需求和技术挑战,本文提出一种面向石化VOC