J-TEXT不托卡穩(wěn)定馬克性實低模數(shù)驗研磁流究體.pdf

1、在托卡馬克等離子體的研究中,磁流體力學(xué)是描述等離子體行為最簡單及實用的理論。在此體系中，當(dāng)?shù)入x子體處在非熱力學(xué)平衡態(tài)時，其內(nèi)部存在著可以轉(zhuǎn)換成擾動能量的自由能，這些擾動在合適的條件下會發(fā)展成為大幅度的集體運(yùn)動。等離子體中這種集體運(yùn)動就稱為磁流體不穩(wěn)定性（MHD）。在托卡馬克等離子體中，存在著各種不穩(wěn)定性，如理想磁流體不穩(wěn)定性，以及考慮電阻效應(yīng)后的非理想磁流體不穩(wěn)定性。在J-TEXT托卡馬克上，通常能觀察到的是撕裂模這類非理想磁流體不穩(wěn)定

2、性。撕裂模使得磁場拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成螺旋磁島結(jié)構(gòu)，并使得磁島內(nèi)部的粒子和能量的徑向輸運(yùn)增強(qiáng)，進(jìn)而使得磁島內(nèi)的等離子體密度、溫度展平，等離子體的約束變壞。其中尤以低模數(shù)的撕裂模危害最大，嚴(yán)重的會導(dǎo)致破裂，影響托卡馬克的運(yùn)行。更為復(fù)雜的是不同模式的撕裂模以及撕裂模與其他磁流體不穩(wěn)定性的相互作用，都會對等離子體的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不同程度的影響。因此，本文對J-TEXT托卡馬克裝置上出現(xiàn)的各種低模數(shù)磁流體不穩(wěn)定性行為展開實驗研究。
　　本

3、文首先對撕裂模、鋸齒不穩(wěn)定性的理論進(jìn)行了綜述。隨后介紹了J-TEXT裝置上用于研究MHD不穩(wěn)定性的診斷方法，如軟x射線陣列、磁探針、電子回旋輻射（ECE）以及遠(yuǎn)紅外干涉偏振儀，以及多種分析MHD實驗數(shù)據(jù)的數(shù)字信號處理方法。并詳細(xì)介紹了一套用于測量等離子體密度的2mm微波干涉儀系統(tǒng)的原理、搭建與實驗結(jié)果。最后幾章內(nèi)容詳細(xì)介紹了J-TEXT上的低模數(shù)磁流體不穩(wěn)定性的實驗研究結(jié)果。
　　在較低邊界安全因子放電實驗中，觀察到了復(fù)合鋸齒，并

4、與之前的理論模型進(jìn)行了比較分析。在雜質(zhì)氣體注入實驗中，發(fā)現(xiàn)氖雜質(zhì)注入后，軟 x射線中心道的正鋸齒振蕩變成了反鋸齒狀，而密度和溫度中心道卻仍然是正鋸齒現(xiàn)象。論文提出了一種雜質(zhì)輻射模型很好地解釋了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。
　　在J-TEXT上，當(dāng)超聲分子束（SMBI）注入工作氣體后，發(fā)現(xiàn)了撕裂模不穩(wěn)定性的分叉現(xiàn)象，即出現(xiàn)了兩種完全不同的撕裂模不穩(wěn)定性：一種是單一的m/n=2/1撕裂模；另一種是存在著m/n=2/1和m/n=3/2模的持續(xù)時間為