【摘 要】
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托卡马克是人类实现受控核聚变的一类最具潜力的装置,目前仍存在一系列物理以及工程问题急需解决。内部输运垒ITB是一种特殊的托卡马克物理现象,其产生有利于改善等离子体约束,提高装置性能和参数。等离子体的约束与输运有着密切关系,对ITB中的等离子体输运特性进行深入研究,可以为未来聚变反应堆设计与运行提供指导。离子温度梯度ITG驱动的微观不稳定性产生的湍流是触发托卡马克芯部离子热输运最重要的物理机制,本文
【基金项目】
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国家磁约束核聚变发展研究专项“聚变堆条件下碰撞率对台基物理的影响研究”；
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托卡马克是人类实现受控核聚变的一类最具潜力的装置,目前仍存在一系列物理以及工程问题急需解决。内部输运垒ITB是一种特殊的托卡马克物理现象,其产生有利于改善等离子体约束,提高装置性能和参数。等离子体的约束与输运有着密切关系,对ITB中的等离子体输运特性进行深入研究,可以为未来聚变反应堆设计与运行提供指导。离子温度梯度ITG驱动的微观不稳定性产生的湍流是触发托卡马克芯部离子热输运最重要的物理机制,本文结合HL-2A装置的ITB实验数据,利用回旋动理学代码GKV+,分析ITB中ITG的特性,探索ITB中输运的物理机制。论文首先简要地介绍了磁约束核聚变原理,并对托卡马克装置和其中的等离子体约束与输运问题进行了综述。其次,论文介绍了托卡马克离子温度梯度（ITG）不稳定性理论,并对内部输运垒（ITB）的特征和目前内部输运垒的实验和理论进行了综述,指出ITB中ITG不稳定性的基本特性。在此基础上,对HL-2A装置和其中的典型ITB放电实验现象进行介绍与分析。论文第三章介绍了本工作的研究工具—回旋动理学理论模型和基本方程以及相应的数值模拟程序。并对本文研究中所使用的动理学代码GKV+进行了简要阐述。论文第四章首先利用基本算例（CBC）参数采用不同的动理学代码进行ITG线性不稳定性分析,对比了不同代码的计算结果,验证了GKV+在该类问题的适用性。然后分析研究了离子-电子温度比和磁剪切对ITG增长率以及临界离子温度梯度的影响。在论文第五章,基于HL-2A装置的ITB实验数据,利用GKV+数值程序模拟计算了ITB形成过程中ITB区域的线性不稳定性性质,得到最不稳定模的模结构（电势扰动）,密度分布扰动,平行速度扰动,两个方向的压强扰动,两个方向的平行热流扰动具有典型的ITG不稳定性特征,反映了ITG驱动微观不稳定性导致的湍流输运是产生内部输运垒的一种重要的物理机制。论文最后总结了目前取得的研究结果,分析了研究工作中需要完善的问题以及下一步拟开展的内容。
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