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电流调制稳定线性撕裂模的数值模拟研究

杨小庆  
【摘要】:撕裂模是托卡马克运行过程中最危险的磁流体不稳定性之一,它可以改变磁场的拓扑结构破坏等离子体平衡,严重时可能导致托卡马克放电终止,造成严重后果。为保证托卡马克正常运行,必须抑制这种不稳定性。到目前为止实验上已经采用了很多方法抑制撕裂模,但是这些方法在技术上都有一定的难度。一种简单易行的办法是通过加入随时间振荡的调制电流抑制撕裂模。在等离子体平衡电流的基础上加入随时间振荡的调制电流,有理面的位置会随时间振荡。如果有理面位置的振幅足够大且振荡频率高于撕裂模的线性增长率,撕裂模可以被有效抑制。通过振荡有理面抑制撕裂模所需要的低杂波电流驱动的功率和通常的通过电子回旋波电流驱动抑制撕裂模所需的功率相差不多。随着托卡马克参数的提高,新经典效应对电流调制稳定撕裂模的效率有着不可忽略的作用。新经典电阻效应降低了等离子体内部电流扩散时间,使调制电流更易于穿透到等离子体内部。在振荡环电压的作用下,等离子体以调制的Ware-pinch速度随时间径向振荡。这些新经典效应提高了电流调制稳定撕裂模的效率。


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