佳拉潔雅型磁約束裝置全等離子體通道及粒子輸運(yùn)研究.pdf

1、磁約束熱核聚變裝置是可控核聚變研究所需的重要裝置。本文所研究的磁約束熱核聚變裝置為前蘇聯(lián)專家莫洛佐夫最早提出的佳拉潔雅型（Галатея）小型磁約束聚變裝置。佳拉潔雅型裝置相比于其他磁約束裝置有其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，例如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、便于改裝升級(jí)、抑制等離子體對(duì)流不穩(wěn)定性。佳拉潔雅型裝置的研究，對(duì)我國(guó)磁約束等離子體研究具有重要意義。本文建立在對(duì)佳拉潔雅裝置全面分析的基礎(chǔ)上，對(duì)全等離子體通道進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)等離子體在其中輸運(yùn)進(jìn)行了研

2、究，提出了全等離子體通道各部分的設(shè)計(jì)或優(yōu)化方案，并對(duì)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文首先對(duì)佳拉潔雅裝置各組成部分的作用、運(yùn)行原理、技術(shù)參數(shù)和診斷方法進(jìn)行了論述，梳理了裝置各部分之間的聯(lián)系和工作順序，尤其對(duì)全等離子體通道進(jìn)行了詳細(xì)的劃分，對(duì)其各部分所需實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了明確；介紹了物理學(xué)中可適用于研究本裝置的等離子體描述方法。其次分析了全等離子體通道的第一部分公共等離子體通道，從分析單線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)入手，根據(jù)磁場(chǎng)疊加原理，對(duì)公共等離子體通道

3、內(nèi)部的磁場(chǎng)進(jìn)行了分析和仿真計(jì)算，將通道中的磁場(chǎng)劃分為勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)和非勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)；對(duì)等離子體粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)和非勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的輸運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行了理論分析和仿真計(jì)算；分析了安匝數(shù)對(duì)通道粒子輸運(yùn)效果的影響，確定了公共等離子體通道線圈的最優(yōu)安匝數(shù)。然后使用電磁場(chǎng)逆問題的分析思想，提出了全等離子體通道截?cái)嗥鞯脑O(shè)計(jì)方案，對(duì)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算過程進(jìn)行了闡述，并對(duì)載流截?cái)嗥骶€圈進(jìn)行了建模；分別對(duì)快速等離子體粒子和慢速等離子體粒子在截?cái)嗥鞔艌?chǎng)作用下的輸運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行仿真