EAST中性束注入下魚(yú)骨模不穩(wěn)定性的分析研究.pdf

1、本論文依托EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)EAST裝置高參數(shù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的科學(xué)目標(biāo)，EAST裝置配備了高效靈活的輔助加熱系統(tǒng)。其中，中性束注入加熱(NBI)是一種加熱效率高且物理機(jī)制較清楚的輔助加熱手段。中性束注入期間會(huì)產(chǎn)生大量的高能離子，這些高能離子存在固有的自由能，會(huì)激發(fā)磁流體不穩(wěn)定性。本文主要研究在EAST裝置中高能中性束注入引起的離子魚(yú)骨模。

2、r>　　目前有兩種理論解釋離子魚(yú)骨模振蕩，一個(gè)是Chen-Rosenbluth分支，該理論表示離子魚(yú)骨模是由高能俘獲離子與內(nèi)扭曲模(n=m=1)相互共振產(chǎn)生的，其頻率與俘獲高能離子的進(jìn)動(dòng)頻率相當(dāng)，當(dāng)快離子比壓比較大時(shí)，容易出現(xiàn)魚(yú)骨模。另一個(gè)分支是Coppi-Porcelli分支，該理論是在Chen-Rosenbluth分支基礎(chǔ)上加入了逆磁漂移頻率效應(yīng)，模的頻率與背景等離子體的離子逆磁漂移頻率相當(dāng)，在快離子比壓較低時(shí)，魚(yú)骨模也會(huì)爆發(fā)，模的

3、損失機(jī)制是離子的黏度效應(yīng)和動(dòng)量轉(zhuǎn)換。相關(guān)研究表明，這兩種不同的分支在一定的條件下可以同時(shí)存在或者合并。
　　本文著重討論在中性束注入下由高能離子束激發(fā)的離子魚(yú)骨模。首先，在EAST裝置物理實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)軟x射線和米爾諾夫磁探針信號(hào)，獲得了離子魚(yú)骨模的周期、振幅、模數(shù)以及頻率特征，離子魚(yú)骨模擾動(dòng)頻率為1 kHz-6 kHz，模頻率具有明顯的跳變行為。在數(shù)值模擬研究中，本文運(yùn)用TRANSP程序中NUBEAM模塊模擬計(jì)算出了等離子體電流、

4、中子產(chǎn)額、束功率沉積以及束功率損失。模擬結(jié)果表示在EAST裝置中等離子體電流主要由歐姆電流提供;中子產(chǎn)額大約為1.2×1014 n/s，這與實(shí)驗(yàn)值在量級(jí)上是基本吻合的;束功率模擬結(jié)果顯示大概70％的束功率沉積在背景等離子體，剩下的30％束功率被損失掉了，本文主要介紹了四種能量損失機(jī)制，其中穿透損失為主要的損失機(jī)制。另外，運(yùn)用TRANSP程序模擬出快離子分布，通過(guò)對(duì)快離子分布分析可以得出，離子魚(yú)骨模是由深度俘獲高能離子激發(fā)的，模頻率與深度