【摘 要】
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电流密度剖面分布控制是实现高约束模（H）的一个重要研究课题。本文选取J-TEXT托卡马克装置的实验放电参数,采用2维等离子体平衡模型,研究了装置放电过程中的磁场和流场的空间分布结构,并探究了不同外加驱动电流剖面对等离子体约束性能的影响,主要研究内容如下:（1）基于2维载流型等离子体平衡方程组,把流场效应看成一阶小量,分析了磁场和自洽流场的结构分布特征。数值模拟结果表明:只有零阶平衡磁面上没有径向磁
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电流密度剖面分布控制是实现高约束模（H）的一个重要研究课题。本文选取J-TEXT托卡马克装置的实验放电参数,采用2维等离子体平衡模型,研究了装置放电过程中的磁场和流场的空间分布结构,并探究了不同外加驱动电流剖面对等离子体约束性能的影响,主要研究内容如下:（1）基于2维载流型等离子体平衡方程组,把流场效应看成一阶小量,分析了磁场和自洽流场的结构分布特征。数值模拟结果表明:只有零阶平衡磁面上没有径向磁场和径向流场,在1阶及以上的平衡磁面,即使转换到传统磁面坐标（零阶）,依然存在径向磁场和径向流场。磁面坐标上1、2、3、4阶磁场矢量分布图分别呈现2、4、6、8极场结构,局部存在自发磁场重联现象;同时发现,自洽流场具有与磁场相似的多极场结构,局域有涡流。（2）基于托卡马克装置的三维磁场结构分布,广义安全因子具有各向异性结构特征,在高场侧、低场侧和中垂直面上存在明显的分布差异,中垂面安全因子分布与传统的磁面坐标系的结构特征较为接近。计入高阶环向、角向磁场的广义安全因子对传统磁面坐标下的安全因子分布有较大修正,特别是在等离子体芯部,因此必须采用安全因子剖面的全局分布特征来评价托卡马克等离子体放电性能。（3）初步研究了不同注入位置、不同幅值以及不同展宽的外加驱动电流对等离子体平衡位形的影响,探究了形成弱反磁剪切位型的驱动电流分布特征,通过增大驱动电流密度的宽度,可以使得芯部区域的安全因子超过1.0,有利于提升等离子体约束性能。
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