ITER参数下的离散阿尔芬本征模-论文.pdf

《ITER参数下的离散阿尔芬本征模-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第3期贵州大学学报(自然科学版)Vo1．31No．32014年06月JournalofGuizhouUniversity(NaturalSciences)Jun．2014文章编号1000—5269(2014)03—0021—04ITER参数下的离散阿尔芬本征模田换娜，胡双辉，郑义鸿，王帅，孔冉，秦志豪(贵州大学理学院，贵州贵阳550025)摘要：运用本征模方法和(s，)平衡模型，研究ITER参数条件下的离散阿尔芬本征模(aTAE，一inducedAlfveneigenmode)特性，并探究相关条件下的HL一2A装置、EAST装置和Dill—D

2、装置内的离散阿尔芬本征模，以期有益于对其运行物理的认识。关键词：托卡马克；阿尔芬本征模；不稳定性中图分类号：0534．2文献标识码：A聚变能是目前认识到的可以最终解决人类社TAE⋯、RSAEⅢ2j、EPM_3等，还有在理论上发现的会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展一种由气球模驱动势阱捕获的新型离散阿尔芬本的重要途径之一。受控磁约束聚变是一种实现核征模式，称之为aTAE4(Ot—inducedAlfveneigen-聚变的主要途径，托卡马克是目前最具潜力的一种mode，为等离子体压强梯度的标度参数，=磁约束聚变装置。托卡马克装置的设计原理是用

3、qZRd／3／dr，q为安全因子，R为托卡马克装置的大特殊形态的磁场把氘氚等轻原子核和自由电子组半径，是等离子体压强与磁压强的比值)。前成的处于热核反应状态的超高温等离子体约束在人探究了ITER装置内、DⅢ一D装置内个别有限的空间内，使其发生大量的原子核聚变反应，(S，OL)(s为磁剪切强度，s=r(dq／dr)／q，r为等离释放出原子核所蕴藏的能量。国际热核聚变实验子体的半径)处的势阱和离散阿尔芬本征模特性。堆(ITER)装置是一个将能产生大规模核聚变反应针对aTAE这种离散阿尔芬本征模式，结合托卡马的超导托卡马克。“ITER计划”是国际科研合作克

4、装置的运行条件，研究ITER装置运行域中离散项目之一，该计划将集成现今国际上受控磁约束核阿尔芬本征模的分布及频率特性是极有意义的研聚变的主要科学和技术成果，首次建造可实现大规究课题。本文研究在(s，)平衡模型框架下模聚变反应的聚变实验堆，并研究解决大量技术难ITER装置设计运行区域中的离散阿尔芬本征模特题。“ITER计划”是人类受控磁约束核聚变研究性，以及相关装置运行参数下(如，HL一2A装置、走向实用的关键一步，因此如何提高等离子体的约EAST装置、DⅢ一D装置)离散阿尔芬本征模物理束性能一直是成功实现受控磁约束聚变要解决的行为的稳定特性，以期有益

5、于装置等离子体约束性关键问题。能的改善。阿尔芬本征模是托卡马克装置中的一种重要1理论模型的波动模式，阿尔芬本征模的频率在波粒共振条件在高环径比(a／R<<1，a、R分别表示托卡下和高能量粒子的频率相当，很容易被高能量粒子激发成不稳定模式，而这一不稳定模式又会反过来马克装置的小半径和大半径)和轴对称圆形磁面改变高能量粒子的分布，致使托卡马克装置内的高等离子体约束中，采用高n(n表示环向模数)气球能量粒子大量流失，不能很好的实现托卡马克装置模表象和(s，Ot)平衡模型。根据理想MHD对等离子体的约束。人们在阿尔芬本征模不稳定(magnetohydr0dy

6、namic，磁流体动力学)描述，高n性研究方面，发现了多种形式的不稳定模式，如剪切阿尔芬波的主导方程为：收稿日期：2013—12—1l基金项目：国家自然科学基金项目资助(10975039)作者简介：田换娜(1987一)，女，河南濮阳人，研究方向：磁约束聚变等离子体中的阿尔芬本征模及其不稳定性，Email：thn0817@126．tom通讯作者：田换娜，Email：thn0817@126．com．贵州大学学报(自然科学版)第31卷+(1+2ocose)一V()=0，do(1)其中=w／oJ^，A=vA／(qR)，=B／(表示阿尔芬速度)，。=2(+dA

7、／dr)，△表示沙弗拉诺夫漂移(Shafranovshift)。V=(s—cos0)／／一oecosO／f，(2)其中f=1+(s一sin0)，一∞<0<+∞表示沿磁力线方向的极向角坐标。采用本征模方法的数值程序求解方程(1)可以得到本征值及其相应的剪切阿尔芬本征模。在方程(2)中，可以看出当lJ趋于无穷大时，趋近于零，此时(1)式表述为马修方程，马修方程的图1ITER装置的运行域以及解表示为=exp(／x0)M()，其中是复数，(s，a)二维平面不同域的划分M(0)是一个周期函数。为了得到olTAE的解，选气球模稳定区和先进托卡马克运行域。在负磁剪

8、用了满足物理因果律的边界条件。在理想磁流体切下更有利于托卡马克装置约束装置内的不稳定力学稳定区，这种因果约束