一、SUNIST球形托卡马克的研究进展（论文文献综述）
占捷[1]（2021）在《托卡马克钨壁材料中氦泡演化与晶格热导性能的模拟研究》文中提出等离子体与壁材料的相互作用（PMI）是决定使用托卡马克装置完成聚变能发电能否实现的关键基础物理问题之一。在高通量氦离子流作用下,托卡马克装置的第一壁材料内产生了纳米量级氦泡,会改变壁材料的宏观热力学性能。由于具有优良的热物理性能和低氢同位素滞留率等,钨及其合金被看作当前托卡马克装置中的首选壁材料。本文主要从分子动力学模拟出发,针对氦离子流作用下金属钨材料的微结构演化和热导性能影响开展了模拟研究,重点关注非平衡动力学过程中纳米氦泡在钨体内的微观演化现象及其对钨晶格热导率的影响机制,具体包括如下:1.研究了氦泡早期阶段氦原子在钨中迁移聚集和相关微缺陷产生的动态过程。分析了小尺寸的氦团簇分布、Frenkel pairs数量演化的温度和氦浓度效应。原子尺度模拟结果表明,氦的迁移聚集以及Frenkel pairs的产生对温度具有显着依赖性。温度的升高促进了氦团簇尺寸的增大以及Frenkel pairs产生数量增加,并且在高温下氦团簇尺寸倾向于正态分布,而相较于温度效应,氦浓度效应达到一定程度后可能出现饱和。同时,He/V 比例是决定气泡性质的一个重要参数,该模型中He/V 比例的分布大体在1.5-4的范围,且随着温度的升高通常呈下降的趋势。此外在周围氦团簇相互作用下,可能出现氦原子捕获的现象,从而引起钨中产生的团簇中He/V比例的降低。2.针对金属钨材料中纳米氦泡的力学平衡和聚合现象开展了原子尺度的模拟研究。考察了温度和气泡尺寸对钨中气泡平衡He/V 比例的影响,结果表明算例中纳米气泡的平衡He/V 比例通常随着气泡尺寸和温度的升高而下降,其平衡He/V比例大体上为1.6-1.9。对纳米气泡聚合过程的分析表明,在典型MD模拟演化时间内钨中纳米气泡聚合的发生不仅通常依赖于高温,而且仅在高He/V 比例下发生。根据原子应力计算,气泡之间显着的相互作用促进了气泡在钨中聚合过程中的初始接触,随后氦原子能发生快速地气泡体内扩散,而相较之下钨原子产生的位移很有限,因而表现为气泡在接下来的演化时间内结构保持基本稳定。3.研究了不同构型纳米尺寸氦泡对钨晶格热导率的影响规律。基于非平衡的动量交换模型,构造了稳态热流并沿着热流方向统计了含氦泡金属钨的原子平均温度分布剖面。结合经典傅里叶公式计算表明,当He/V比例等于1时,钨晶格热导率的退化依赖于气泡构型,并且对于不同构型气泡,都倾向于在钨中形成壳层结构。随着不同构型气泡中氦原子数的增多,气泡压强相应增大,发现尽管球形构型气泡具有更高的压强,却没有引起更大的钨晶格热导率退化。此外钨晶格热导率退化大小随着纳米气泡的不同压强状态和He/V 比例的增加呈非线性改变。进一步的钨晶格微结构分析研究发现,纳米尺寸气泡周围的钨晶格结构异变显着弓起了钨氦体系的晶格热导率退化。
刘文斌[2]（2020）在《托卡马克芯部湍流行为及流剪切作用的研究》文中研究表明在托卡马克等离子体中,湍流是引起反常输运,决定等离子体约束水平的关键问题。到目前为止,人们已经对托卡马克边界的湍流行为及其引起的输运进行了广泛的研究,但由于诊断技术的限制,对芯部湍流的研究还比较少。为了加深对芯部湍流及相关物理问题的理解,探索等离子体约束改善的运行模式,本论文在SUNIST和HL-2A托卡马克上开展了芯部湍流及流剪切作用的实验研究。论文首先对SUNIST的电源系统进行了全面升级,大大提升了装置的运行水平,不仅增强了对放电参数的控制能力,也显着提高了等离子体的稳定性,获得了更长的平顶时间。在等离子体诊断方面,论文开发了一套基于线圈炮的超高速往复探针系统,最高移动速率超过20m/s。在此基础上,本论文研究了 SUNIST中的芯部湍流行为。随着等离子体密度的升高,SUNIST芯部等离子体的湍流和磁流体力学（MHD）行为存在四种状态:（1）低密度（～1.3 × 1018 m-3）下,低频（～10kHz）MHD与一种～50kHz的静电准相干模共存;（2）较低密度（～1.6 × 1018m-3）下,MHD活动很弱,静电湍流由上述准相干模主导;（3）密度较高（～2.0 × 1018 m-3）时,MHD和湍流活动都很弱,总体比较平稳;（4）高密度（>2.3 × 1018 m-3）时,出现～20 kHz的MHD活动,静电涨落增强,但表现为宽谱。本论文重点研究了较低密度等离子体中的静电准相干模。分析表明,该模式在频率、波数、传播方向和碰撞率等方面都与耗散俘获电子模（DTEM）的特征相符。这是首次在球形托卡马克相关实验研究中观察到类DTEM的现象。在更高的等离子体参数下,论文研究了 HL-2A托卡马克等离子体芯部的E × B台阶现象。E × B台阶指托卡马克芯部不同径向位置处通过雷诺应力形成的E × B剪切层,其环向模数n和极向模数m均为0。本论文在HL-2A托卡马克上确认了E × B台阶现象,并从E × B台阶对平均参数剖面和湍流输运的影响两个方面,首次在实验上证实了理论和模拟预测的E × B台阶的多个重要特征。
侯吉磊[3]（2020）在《EAST弹丸注入系统的发展及高约束模等离子体加料实验研究》文中提出低温氘氚燃料弹丸注入具有较高的粒子注入深度,能够有效提高等离子体的加料效率,是未来国际热核聚变堆（ITER）及其它装置实现高密度等离子体运行的关键手段。除此之外,选择合适的弹丸注入速度和尺寸,将弹丸注入到等离子体边界,还能用于控制未来聚变堆边界局域模（ELM）排出的极高热负荷,从而保护聚变堆的第一壁材料。“东方超环（EAST）”是我国自行研制的国际上首个非圆截面全超导中型托卡马克,具有类似ITER的运行模式和磁场位形,在其上面开展高约束模（H模）等离子体弹丸注入加料方面的研究对于EAST本身、ITER及未来聚变堆的运行都有重要意义。本文将主要介绍EAST上最新发展的高频氘弹丸注入系统及相关的实验研究,同时基于EAST上原有的弹丸注入系统,研究了具有不同类型ELM的H模等离子体的弹丸加料特性及弹丸加料对等离子体约束特性的影响,并且开展了共振磁扰动（RMP）抑制ELM与弹丸加料的联合实验。相比于超声分子束注入（SMBI）加料,弹丸加料补偿等离子体密度与恢复储能的效果更明显,这是由于弹丸加料相比于SMBI具有较大的粒子注入深度。首先,基于螺旋挤压成冰和高压气体推进技术,在EAST上发展和建造了一套高频氘弹丸注入系统,实现了 1-50Hz的1000秒以上连续弹丸注入,并且弹丸的尺寸和速度可调。测试表明当弹丸发射频率为50Hz的时候,弹丸的发射成功率可达85%,达到国际先进水平。利用该系统在具有第一类ELM的H模等离子体中,实现了小尺度ELM的触发,期间等离子体的储能与密度没有发生明显变化,为未来深入开展弹丸注入控制ELM方面的实验研究奠定了基础。其次,利用EAST上原有的10Hz低频弹丸注入加料系统,在具有第一类和第三类ELM的H模等离子体中进行了弹丸注入加料实验。对于具有第一类ELM的H模等离子体,弹丸加料的效率只有大约30%,并且每发弹丸都触发了单个的小尺度ELM,这与其它装置上的结果类似;对于具有第三类ELM的H模等离子体,多发弹丸连续注入,获得了最高0.73×nGW的电子密度,同时发现弹丸加料能够改变原有ELM的行为,每发弹丸注入后都会有一系列的高频小尺度ELMs产生,弹丸注入后引起的边界冷却被认为是引起ELM行为发生改变的主要原因,这对深入理解弹丸加料对等离子体约束性能的影响具有重要意义。更重要的是,在EAST上首次成功开展了共振磁扰动（RMP）抑制第一类ELM和弹丸注入加料的联合实验。在第一类ELM被RMP完全抑制的过程中,弹丸从低场侧（LFS）以5Hz的频率水平注入到H模等离子体（安全因子q95～3.8,三角度δ～0.45）中,期间弹丸的注入速度为～100 m/s。结果表明,弹丸加料能够有效弥补RMP抑制ELM过程中造成的密度损失,并且还能有效改善等离子体的约束。本研究对于在ITER及未来聚变堆上开展的弹丸加料与RMP控制ELM的集成运行实验具有重要参考意义。EAST上发展的弹丸注入系统及开展的相关物理实验研究,不仅可以为EAST提供先进的等离子体加料和ELM控制技术,有利于提高EAST的运行参数,也为ITER及未来聚变堆弹丸加料与RMP控制ELM的协同运行提供了重要数据积累与参考。
郑平卫[4]（2019）在《电子回旋波Ohkawa机制驱动电流研究》文中提出电子回旋波电流驱动（ECCD）在控制托卡马克等离子体电流和磁流体动力学不稳定方面有着极其重要的地位。电子俘获效应对以FischBoozer机制占主导地位的ECCD产生重要的不利影响,ECCD归一化电流驱动效率随托卡马克等离子体径向归一化半径的增大而快速下降,使得ECCD在远离轴心（远轴）的径向区域内的电流驱动效率非常低。从电子回旋波电流驱动机制提出到现在,理论和实验研究都将Fisch-Boozer机制作为电子回旋波电流驱动的主导机制,而将Ohkawa机制视为ECCD的不利机制,且认为Ohkawa机制驱动的电流对电子回旋波驱动的总电流的贡献很小。因而缺乏对电子回旋波Ohkawa机制占优下非感应电流驱动的全面、深入研究。本文在深入分析电子回旋波Ohkawa机制驱动电流的基础上,利用波迹方程组和反弹平均动理学方程,着重讨论电子回旋波在托卡马克等离子体远轴区域内Ohkawa电流驱动。从理论上初步解决了以电子回旋波Ohkawa机制为主导机制的有效局域非感应电流驱动的问题,在不同逆纵横比托卡马克装置远轴区域内两种电流驱动机制的电流驱动能力进行了对比研究,并发现电子回旋波与低混杂波联合电流驱动的一种新的协同效应。首先,在绪论部分简述了本课题的研究背景与意义,综述了电子回旋波的两种电流驱动机制以及两种射频波联合电流驱动的研究进展。在第2章中,简要介绍了射频波与等离子体相互作用过程中复杂物的理论问题,对射频波电流驱动问题进行简化,得到耦合的反弹平均动理学方程和波迹方程组。在此基础上,简要介绍了电子回旋波和低混杂波的基本物理。第二,利用电子回旋波Ohkawa机制,本文提出了一种在大逆纵横比托卡马克外半部局域区域内有效电流驱动的方法。分别在高电子比压的HL-2M类大逆纵横比和EAST类小逆纵横比托卡马克装置中开展了远轴Ohkawa电流驱动（OKCD）研究,提出了利用Ohkawa机制来有效驱动托卡马克远轴区域内局域非感应电流的方法。研究发现:在大逆纵横比值装置上,远轴OKCD非常有效,其驱动电流分布非常局域。Ohkawa机制可以有效驱动径向归一化半径ρ在0.620.85范围内的局域电流,驱动电流大小为2032kA/MW。OKCD归一化电流驱动效率随径向归一化半径ρ的增大而增大,达到最大值后迅速下降,最大归一化电流驱动效率可达0.18;而在小逆纵横比EAST类型装置上,也可以实现远轴Ohkawa电流驱动,但由于俘获电子份额更小,其归一化电流驱动效率要小的多。这些研究结果表明,在大逆纵横比托卡马克装置上,OKCD可能是一种非常有价值的电流驱动方法,具备在远轴区域内抑制一些重要的磁流体不稳定性的潜在可能性。第三,对OKCD和ECCD进行了系统的对比研究。在大逆纵横比托卡马克装置上,电子回旋波OKCD与ECCD的归一化电流驱动效率相差非常小,甚至OKCD的电流驱动效率更大。而在小逆纵横比装置上,ECCD的电流驱动效率比OKCD更好。通过在q=2.0共振有理面上两种电流驱动机制的对比研究,发现OKCD和ECCD都能有效控制m=2/n=1撕裂模或新经典撕裂模。结果进一步证实,在大逆纵横比托卡马克装置或局部逆纵横比足够大的径向位置上,OKCD可以替代ECCD,是一种有价值的远轴局域非感应电流驱动方法。第四,发现电子回旋波OKCD与LHCD联合电流驱动下会存在一种新的协同效应,并总结归纳了实现这种协同效应的方法。这种协同效应可以使得托卡马克等离子体远轴OKCD的电流驱动效率提高2.5倍。让电子回旋波加热与等离子体电流同向的平行电子,同时让低混杂波加热与等离子体电流反向的平行电子,这种新的协同效应来自于电子俘获过程和解俘获过程。OKCD将速度空间内低速度的“勉强”通行电子推入到俘获区域内（俘获过程）,变成俘获电子,LHCD将部分高速度的“勉强”俘获电子拉出俘获区域而变成通行电子（解俘获过程）,并将这些“解俘获”电子加速到更高的平行速度。第五,利用TORAY-GA线性程序模拟计算了远轴OKCD,并与CQL3D准线性程序计算的结果进行了对比。研究发现,线性TORAY-GA程序和准线性CQL3D程序对OKCD驱动电流分布的径向位置的确定几乎完全一致,但在总驱动电流和驱动电流峰值的计算上,线性和准线性两类程序计算的结果存在显着差异。计算结果显示:在实际工程中,乘以适当的比例因子或标定因子,可利用TORAY-GA程序来实现对OKCD的快速和准确计算。最后,对全文进行总结并提出工作展望。
赵栋烨[5]（2018）在《托卡马克高Z壁材料超短脉冲激光诱导击穿光谱及激光烧蚀特性研究》文中指出在托卡马克装置运行中,面向等离子体第一壁（thefirstwall）受到来自芯部等离子体的稳态/瞬态热流与粒子流的轰击,不可避免地发生等离子体与壁相互作用（Plasma Wall Interaction,PWI）。一方面,PWI过程中会发生一系列物理与化学反应,导致燃料滞留、器壁侵蚀、杂质生成等诸多问题,从而直接影响器壁的寿命并引发安全问题。另一方面,PWI过程产生的杂质或尘埃等通过辐射能量降低等离子体加热效率同时也稀释燃料粒子数密度,使等离子体约束品质变坏,对等离子体的高参数长脉冲（稳态）运行产生负面影响。因此,理清PWI物理过程并施以有效控制是托卡马克核聚变获得成功的关键问题。激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技术被公认为一种最有价值的可在托卡马克运行过程中开展的壁诊断手段。LIBS诊断第一壁表面元素分布对理解PWI过程,揭示PWI机理具有重要意义。针对上述问题,本论文在实验先进超导托卡马克装置EAST（Experimental Advanced SuperconductingTokamak,EAST）上,成功建立了远程、原位激光诱导击穿光谱（Remote In Situ Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,RISLIBS）第一壁诊断系统,在线研究了EAST上PWI过程中,第一壁燃料滞留,杂质沉积以及壁处理等关键问题。提出采用超短皮秒（ps）和飞秒（fs）脉冲激光诱导击穿光谱（ps-LIBS和fs-LIBS）可进一步大幅改善LIBS壁诊断的深度（表面法线方向）分辨能力并降低激光烧蚀对壁的损伤的研究思路。系统深入研究了 ps和fs脉冲激光对高Z钼壁及钨壁的烧蚀特性,确定ps-LIBS诊断高Z壁材料的最佳能量密度范围,主要研究内容如下:第二章依据激光诱导等离子体辐射光的偏振特性,提出并发展了偏振分辨激光诱导击穿光谱压制LIBS连续光谱辐射背景,提高信号背景比达8倍以上。针对LIBS壁诊断多元素同时分析的目标,在模拟EAST工作的高真空环境下,研究了 EAST偏滤器石墨瓦以及高Z金属钨壁、钼壁的纳秒激光诱导击穿光谱（ns-LIBS）时空动力学演化特性,获得了针对不同壁元素的LIBS实验优化参数,为在EAST上LIBS诊断系统的优化提供依据。以这些研究为基础,在EAST的H窗口成功建立了国际首套远程、原位激光诱导击穿光谱第一壁诊断系统。该系统具有远程遥控操控能力、可工作在EAST主等离子体放电炮中及炮间,具有采集速度快、全谱采样等优点、已成为EAST装置的重要壁诊断手段。第三章,针对未来聚变对壁诊断技术需满足近无损（小于ng/pulse）,高深度（表面法线方向）分辨率和高灵敏度的目标。发展了皮秒激光诱导击穿光谱（picosecond Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,ps-LIBS）方法。在模拟 EAST 高真空环境下,研究了皮秒激光烧蚀高Z壁材料的物理特性。发现皮秒激光烧蚀高Z壁材料随着激光能量密度增加,呈现三个典型烧蚀区。在第一烧蚀区（归属为光学烧蚀区）,随着激光能量密度增加,ps-LIBS元素特征光谱强度的增加比率大,该烧蚀区被推荐为ps-LIBS高Z壁诊断的优选参数区。此外,实验测定了高Z钨壁的ps-LIBS形成阈值能量密度为0.3 ±0.1J/cm2,在壁损伤（激光烧蚀质量）3ng/pulse,深度分辨率10nm/pulse条件下,获得了钨壁的LIBS信号。上述结果为未来发展ps-LIBS高深度分辨、近无损伤、在线诊断EAST的PWI过程提供重要数据支撑。第四章,为进一步提升LIBS壁诊断的深度分辨本领,探索了飞秒激光对高Z壁材料的烧蚀特性。在高真空环境下,首次观察到6 fs激光（中心波长790 nm）烧蚀高Z钼壁呈现出五个典型烧蚀区。研究分析烧蚀率与激光能量密度关系,烧蚀坑形貌,激光能量穿透深度等特性,提出第一烧蚀区（光学烧蚀区）和第二烧蚀区（热电子烧蚀区）是fs-LIBS壁诊断的优选工作区;第三烧蚀区（类热烧蚀区）热效应明显,在烧蚀坑内部观察到明显的液体再凝固粒子;第四烧蚀区（类相爆炸烧蚀区）热效应更为显着,在烧蚀坑内部区域观察到微米量级的液体再凝固粒子;第五烧蚀区（宏观空爆炸烧蚀区）激光烧蚀率弱相关于入射激光能量密度,烧蚀坑直径2-3倍大于激光照射到靶材的光斑直径,激光烧蚀从一维Z方向深度烧蚀转变为三维XYZ方向宏观空爆炸烧蚀。第三到第五烧蚀区具有较强的壁损伤效应与热效应,不适合LIBS壁诊断应用。在高真空条件下,使用6fs脉冲激光,在完全避免激光烧蚀等离子体屏蔽效应的条件下,实验研究了多脉冲飞秒激光烧蚀钼材料表面反射率（吸收率）的变化特性。发现靶材表面反射率随着脉冲烧蚀次数而改变,进而影响激光烧蚀质量移除及LIBS定量分析,表明靶材反射率改变必须纳入LIBS定量分析校准方案中。第五章针对本论文取得的主要成果进行总结,对后续研究工作开展进行了展望。
胡健强[6]（2017）在《EAST托卡马克上的先进集成微波反射计诊断系统》文中研究表明微波诊断系统作为一种无扰的测量技术,在等离子体诊断中具有重要的意义。微波反射计作为常用的一种微波诊断系统,可以高时空分辨地测量聚变等离子体的多个参数,越来越多地应用在了现代主流的各个磁约束聚变装置上。本文的主要工作就是围绕在中科院等离子体物理研究所的EAST （Experimental Advanced Superconducting Tokamak）托卡马克上的先进综合微波反射计系统的测量原理、模拟设计、搭建测试、数据处理以及托卡马克物理实验测量结果等内容展开。EAST托卡马克上的先进综合微波反射计系统主要由8道多普勒背向散射仪（Doppler Backscattering System, DBS）和2道的电子密度剖面反射计这两个子系统有机结合而成。两套系统共用一套准光学前端,能够互为补充地为EAST的等离子体放电实验中提供如电子密度分布剖面、等离子体极向旋转速度分布剖面、径向电场的径向分布、湍流强度径向分布以及湍流波数谱等多个物理参量的高速高分辨率的测量,可以进行如输运与约束机理以及高约束模和低约束模之间的转换（L-H转换）机理等物理问题的研究和湍流模式鉴别。在数据处理方法上,本论文从理论、实验和数值模拟等方面进行了详细的讨论。对于剖面反射计系统,文中讨论了密度反演的方法,以及密度涨落、相对论效应、误差场、多普勒效应、极化角耦合等的影响以及与密度零点相关的注意事项。对于多普勒反射计系统,文中介绍了几种求频移的和模分析方法,讨论了模分析中采样时钟等问题。并从模拟上给出了 SOL区对测量光路的影响。在本论文的主体部分,详细地介绍了 EAST上的先进集成反射计系统的设计、搭建、校准和测试的过程。该系统包括共用的准光学收发前端、双波段（Q-band,33-50GHz 和 V-band,50-75GHz）的双极化（O-mode 和 X-mode）连续波频率调制FMCW超快扫频单发单收零差式剖面反射计以及可以同时测量8个频率位置（55,57.5,60,62.5, 67.5,70,72.5和75GHz）的单发单收外差式多普勒背向散射仪系统（8道DBS）。此外,还详细介绍了配套的子系统:数据采集存储系统、保护系统、温控系统、反射镜驱动和监测系统、供电系统等子系统。并给出了各子系统的设计、校准和测试的过程,特别是准光学测试、VCO的线性化和动态校准、8道DBS的调试和通过旋转光栅轮进行的频移校准测试。并介绍了在为搭建和测试本套集成反射计而开发的新颖的测试和校准的平台。本论文最后给出了利用该套反射计在EAST放电实验中实际测量的基本结果,包括在利用剖面反射计测量L-mode和H-mode放电时的电子密度剖面分布、台基区演化、以及用8道DBS系统在L-H放电和在低杂波加热中等实验测试结果,验证了该套反射计系统的测量能力。
李景春[7]（2016）在《托卡马克中电子回旋波和高谐快波电流驱动的研究》文中研究说明为实现托卡马克高性能稳态运行,托卡马克中等离子体电流必须用非感应电流驱动产生和控制。电子回旋波电流驱动和高谐快波电流驱动是非感应电流驱动中非常重要的两种方式,因此,利用电子回旋波,高谐快波,以及它们联合驱动等离子体电流是受控核聚变研究中的重要课题。本文结合托卡马克装置,对电子回旋波电流驱动,高谐快波电流驱动,电子回旋波和高谐快波联合电流驱动,以及电子回旋波抑制磁流体不稳定性进行了系统的理论和模拟研究。主要成果如下：1、结合射频波电流驱动理论,编写了准线性的Fokker-Planck（FPR）程序,并将此程序与其他国际上通用的程序进行Benchmark。利用FPR,研究了HL-2A托卡马克装置上的电子回旋波电流驱动。给出了波的传播轨迹,功率的沉积,和驱动电流的分布。研究了电子回旋波电流驱动中的准线性效应,结果表明：在考虑的功率范围内,电子回旋波电流驱动的准线性效应并不明显；0.5MW/68GHzO1模和1MW/140GHz X2模,最大的电流驱动效率分别是～0.029×1020 A/W/m2和～0.020x 1020 A/W/m2。最后还研究得到等离子体参数（温度,密度等）,电子回旋波发射位置对电子回旋波电流驱动的依赖关系。2、研究了EAST装置上的高谐快波电流驱动。结果表明,高谐快波电流驱动效率并不随波频率的增加而单调增加,这个现象归因于高谐快波的多次吸收。研究还显示,随着发射波平行折射率的增加,电流驱动效率先增加,后降低；高谐快波电流驱动中的准线性效应不可忽略,电流驱动效率随着射频功率增加而显着增加,弧电场的存在也可以提高高谐快波电流驱动的效率。3、利用GENRAY/CQL3D程序,对高谐快波和电子回旋波联合电流驱动进行数值分析和计算。对于电子回旋波和较低频率的快波,发现无显着的协同电流,而对于电子回旋波和高谐快波,正的协同效应在托卡马克装置双波联合电流驱动中首次获得。正的协同效应可以用电子分布函数图形象生动地解释。结果还表明,协同电流和协同系数会随电子回旋波和高谐快波功率的增加而明显地增加,而且在考虑的波功率范围内没有负协同效应出现。4、结合HL-2M装置,对电子回旋波电流驱动以及其对撕裂模和锯齿模的抑制进行了研究。得到了发射角,驱动位置等因素对驱动能力的影响,以及定量地给出了抑制撕裂模所需要的波功率。研究表明：不论是撕裂模的抑制,还是锯齿模的控制,上斜天线都具有更好的抑制性能。此外,在中平面发射中,相比于上下发射镜,中发射镜的电子回旋波能驱动更大的电流和更窄的电流剖面,因而对撕裂模和锯齿模控制也更为有利。总之,本论文深入研究了电子回旋波电流驱动,高谐快波电流驱动,它们的联合电流驱动,以及电子回旋波对磁流体不稳定性的抑制。理论和模拟结果必将有助于彻底弄清射频波非感应电流驱动,尤其是双波联合电流驱动机制,以促进实现托卡马克的高性能稳态运行。
闫星辰[8]（2016）在《阿尔芬波与高能量粒子的相互作用过程》文中指出人们在追求托卡马克核聚变高参数稳态运行的时候,也发现了许多不稳定模式。例如,阿尔芬波在托卡马克等离子体内传播过程中就出现了许多不稳定情况,影响托卡马克的稳态运行。αTAE（α-induced Toroidal Alfvén Eigenmode,α=-q2Rdβ/dr,q是安全因子,R是托卡马克大半径,r是小半径,β是磁压比）就是其中一种阿尔芬本征模式,根据近年的研究,αTAE可以存在于各个托卡马克装置中。本文在气球模表象下,采用（s,α）平衡模型（其中s是磁剪切,s=r（dq/dr）/q）,运用磁流体力学和回旋动理学混合模型程序,研究αTAE的相关问题。在超导托卡马克KSTAR放电试验中,我们发现αTAE在沿小半径方向上的分布非常广泛;在其它条件基本相同的情况下,安全因子的位形对αTAE的分布情况有很重要的影响;基于放电实验的数据,我们进一步讨论了在KSTAR中高能量粒子与αTAE的共振激发的情况。在我国EAST装置的放电实验中,人们所期望的大份额自举电流伴随着大的等离子体压强梯度,而大的等离子体压强梯度也同样有利于产生αTAE;与此同时,中性束注入加热等离子体和驱动等离子体电流会产生高能量粒子,而高能量粒子在满足波粒共振条件时很容易把αTAE激发为不稳定模式。
刘阳青[9]（2015）在《SUNIST等离子体小破裂过程磁流体力学行为研究》文中研究表明球形托卡马克由于其独特的位形特点具有天然的磁流体力学（MHD）稳定性,较少发生大破裂,取而代之的是较温和的内部磁重联事件（IRE）等小破裂行为。对这些MHD行为的研究对于理解破裂机制,在未来聚变装置中避免出现大破裂具有重要的科学意义和实际价值。本论文对SUNIST球形托卡马克放电中的IRE和小破裂过程中的MHD行为特性进行了较系统的研究,探讨了IRE和小破裂发生的物理机制,并首次发现了小破裂过程产生的逃逸电子激励环形阿尔芬本征模（TAE）的现象。本文首先设计和安装了一套工作频率可达2 MHz的高频磁诊断系统。用集总电路模型和传输线模型精确标定了高频磁探针的频率响应,为后面开展高频MHD行为研究提供了重要的基础。论文发展了相关的数据处理方法,如改进的希尔伯特-黄变换时频分析等,有助于准确分析高频磁扰动信号的频率、模数等特征。本文分析了IRE发生前后过程MHD行为演化过程。在先兆过程线性阶段n=-1的模快速增长;在先兆过程非线性阶段n=-1的模增长变缓逐步饱和,同时m/n=-3/-1和m/n=-6/-2的模发生非线性耦合,这验证了其他人的模拟结果;在电流上升阶段主要模数为m/n=-4/-1的高频MHD开始爆发;电流到达峰值之后高频MHD开始衰减。此外,根据IRE前后电流趋势台阶的变化情况,论文对SUNIST上多种形式的IRE进行了分类,其中电流趋势台阶正阶跃类型IRE在之前未有报道。本文还分析了有别于IRE的小破裂发生过程中的MHD行为。发现在小破裂先兆前期m/n=-3/-1的模会快速增长,在先兆后期会出现锁模并最终导致小破裂,这和IRE先兆过程有所不同。论文给出了IRE和小破裂过程在SUNIST出现的参数区间。论文研究发现小破裂过程会伴随出现逃逸电流平台和高频MHD扰动。这种高频MHD的模式特征主要包括:频率主要集中在150-300 kHz之间;环向模数为n=-1,极向传播方向为电子逆磁漂移方向;极向扰动磁场分布基本呈现气球模特征;m=-3和m=-4之间的非线性耦合相互作用较强;扰动幅度增长率约5.2%,阻尼率约5.1%。通过扫描环向磁场和电子密度初步验证了这种高频MHD行为极有可能为TAE,由小破裂过程产生的逃逸电子所激励。本文计算了高能逃逸电子通过波-进动漂移共振机制激励TAE的条件,发现在SUNIST等离子体上可以达到此条件。论文最后讨论了小破裂过程逃逸电子激励TAE的潜在应用。
谢会乔[10]（2014）在《SUNIST等离子体电子温度与密度的原子发射光谱诊断》文中研究指明光谱诊断是等离子体诊断的主要手段之一，因此对于光谱诊断方法本身的研究也就具有重要的意义。本论文围绕SUNIST球形托卡马克装置上光谱诊断的发展，开展了氦放电等离子体原子发射光谱诊断电子温度和密度的研究。在碰撞辐射模型发展上，本论文针对SUNIST参数范围的等离子体，对氦原子各能级的主要反应过程及杂质离子可能的影响进行了评估，列出了描述各能级粒子数反应速率的碰撞辐射模型方程；重点研究了原子反应速率系数不确定性至激发态粒子数密度计算误差的传递，从而可以在可接受的误差条件下确定模型中所需包含的激发态能级，在SUNIST参数范围下，包含至最高n壳层能级粒子时即给出可接受的结果；基于谱线强度比，进而为SUNIST建立了电子温度和密度的光谱诊断方法。在诊断系统建立和实验开展方面，通过论文工作，为SUNIST建立了光谱诊断系统，对系统进行了标定，实现了基于重复放电的原子发射谱线测量，给出了SUNIST上光谱诊断测量的电子温度和密度结果，通过与微波干涉仪等其他诊断结果的对比验证了谱线比法的可靠性。研究中还针对光谱诊断信号中的一些细节，如谱线比法得到的密度与微波干涉仪诊断得到密度的关系、谱线强度信号的涨落等，开展了初步的探索研究。本文研究中开展的创新性工作主要包括：1.明确给出了原子反应速率系数不确定性至激发态粒子数密度计算误差的传递函数。利用此传递函数可以对反应速率系数精度提出具体要求，或在碰撞辐射模型中使用的速率系数精度确定后，估算出激发态粒子数密度的计算误差。这种方法比常规的对速率系数进行扰动并重新求解速率方程的方法简洁直观，且物理意义明确，对碰撞辐射模型的建立及评估具有指导意义。2.发展了SUNIST氦等离子体参数范围下利用谱线比同时获得电子温度与密度的诊断方法。以此为基础，在SUNIST装置上建立起光谱诊断系统，并在实验中给出了可信的诊断结果。此方法也适用于其他装置中具有类似参数范围的等离子体的诊断（如其他包括芯部在内的小型托卡马克装置等离子体或大型装置的边界及偏滤器等离子体等）。3.论文观察到如谱线比法与微波干涉仪测量的弦平均电子密度的比例与电子密度峰化具有一定的关系、光谱信号与磁探针信号具有一致的涨落行为等趋势，为进一步丰富和深入光谱诊断研究提供了思路。
二、SUNIST球形托卡马克的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SUNIST球形托卡马克的研究进展（论文提纲范文）
（1）托卡马克钨壁材料中氦泡演化与晶格热导性能的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 可控聚变原理及应用 |
| 1.2 托卡马克磁约束聚变装置 |
| 1.3 钨材料的聚变应用 |
| 1.4 钨材料在聚变条件下产生的辐照效应 |
| 1.4.1 辐照作用下产生的微观缺陷 |
| 1.4.2 辐照引起的纳米尺寸He泡产生与演化 |
| 1.4.3 He泡引起的辐照损伤现象 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第2章 原子尺度模拟方法与相关程序 |
| 2.1 分子动力学方法介绍 |
| 2.1.1 牛顿运动方程 |
| 2.1.2 物理系综设置 |
| 2.1.3 数值积分算法 |
| 2.1.4 边界条件设置 |
| 2.1.5 提高MD计算效率 |
| 2.2 本论文中使用的程序 |
| 2.3 原子间相互作用势 |
| 2.3.1 MD模拟中的势函数类型 |
| 2.3.2 EAM势 |
| 2.3.3 对势 |
| 2.4 静态能量法计算 |
| 2.4.1 稳定构型的静态计算 |
| 2.4.2 最小能量路径的静态计算 |
| 2.5 可视化与微结构分析 |
| 第3章 早期He泡及相关微观缺陷演化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 早期He泡演化的模拟方法 |
| 3.3 结果分析与讨论 |
| 3.3.1 He泡尺寸与He/V比例分布 |
| 3.3.2 Frenkel pairs的数量演化 |
| 3.3.3 捕获引起的He/V降低机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 纳米尺寸He泡在W中的力学平衡与聚合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 He泡平衡与聚合的模拟方法 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.3.1 力学平衡的He/V比例 |
| 4.3.2 纳米He泡在W中的聚合现象 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同构型He泡对W晶格热导率的退化效应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 钨氦体系LTC计算方法与模型 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 钨LTC的模型尺寸效应 |
| 5.3.2 钨LTC的气泡构型依赖性 |
| 5.3.3 气泡对钨LTC退化的影响机制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 本文主要的创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 附录A 描述金属钨原子间相互作用的EAM势函数文件 |
| 附录B 利用MATLAB计算钨氦体系的晶格热导率 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（2）托卡马克芯部湍流行为及流剪切作用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号和缩略语说明 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 磁约束聚变 |
| 1.2 托卡马克等离子体的约束模式 |
| 1.2.1 欧姆约束模 |
| 1.2.2 低约束模 |
| 1.2.3 高约束模 |
| 1.2.4 约束模式小结 |
| 1.3 等离子体约束与湍流输运 |
| 1.3.1 碰撞输运 |
| 1.3.2 湍流输运 |
| 1.3.3 LOC-SOC转换与湍流特征 |
| 1.4 流剪切及其与湍流的相互作用 |
| 1.4.1 流剪切抑制湍流的理论模型 |
| 1.4.2 E×B剪切与输运垒 |
| 1.4.3 带状流 |
| 1.4.4 E×B台阶结构 |
| 1.5 磁场位形结构对湍流的影响 |
| 1.5.1 磁剪切 |
| 1.5.2 Shafranov位移 |
| 1.5.3 拉长比和三角形变 |
| 1.5.4 环径比 |
| 1.6 芯部与边界湍流 |
| 1.6.1 芯部与边界的等离子体参数 |
| 1.6.2 不同区域的湍流特征 |
| 1.6.3 湍流的实验研究 |
| 1.7 课题研究内容和论文结构 |
| 第2章 湍流诊断技术与数据处理方法 |
| 2.1 静电探针诊断技术 |
| 2.1.1 基本原理 |
| 2.1.2 单探针 |
| 2.1.3 双探针 |
| 2.1.4 三探针 |
| 2.1.5 四探针 |
| 2.1.6 马赫探针 |
| 2.1.7 涨落量测量 |
| 2.1.8 静电探针系统简介 |
| 2.2 微波诊断 |
| 2.2.1 多普勒反射计 |
| 2.2.2 电子回旋辐射 |
| 2.3 束发射谱诊断 |
| 2.4 喷气成像技术 |
| 2.5 激光诊断技术 |
| 2.6 数据处理方法 |
| 2.6.1 傅立叶变换 |
| 2.6.2 相关性分析 |
| 2.6.3 两点法 |
| 第3章 实验平台——SUNIST和 HL-2A托卡马克 |
| 3.1 SUNIST球形托卡马克基本情况介绍 |
| 3.2 SUNIST电源系统的升级改造 |
| 3.2.1 环向场电源的升级 |
| 3.2.2 欧姆场电路的改进与环电压的调整 |
| 3.2.3 垂直场电路的改造 |
| 3.3 HL-2A托卡马克 |
| 第4章 新型超高速往复探针系统的研发 |
| 4.1 往复探针简介 |
| 4.2 传统往复探针系统的应用局限 |
| 4.3 基于线圈炮的新型超高速往复探针系统 |
| 4.3.1 线圈炮的基本原理 |
| 4.3.2 结构设计 |
| 4.3.3 电路与控制系统 |
| 4.3.4 测试结果 |
| 第5章 SUNIST托卡马克芯部湍流 |
| 5.1 对SUNIST以往湍流研究的回顾 |
| 5.2 本论文的研究目的 |
| 5.3 放电条件及诊断设置 |
| 5.4 密度对MHD活动和湍流行为的影响 |
| 5.5 SUNIST中的芯部静电准相干模 |
| 5.5.1 电子温度和密度剖面 |
| 5.5.2 准相干模的空间分布 |
| 5.5.3 准相干模的色散关系 |
| 5.5.4 特征频率的分析 |
| 5.5.5 准相干模的总结与讨论 |
| 5.6 湍流模式转换 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 HL-2A托卡马克芯部剪切流 |
| 6.1 实验设置 |
| 6.1.1 等离子体诊断系统 |
| 6.1.2 放电条件 |
| 6.2 数据处理 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.3.1 等离子体参数的剖面特征 |
| 6.3.2 湍流特征 |
| 6.4 总结与讨论 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文研究总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间完成的相关学术成果 |
| 指导教师学术评语 |
| 答辩委员会决议书 |
（3）EAST弹丸注入系统的发展及高约束模等离子体加料实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 磁约束核聚变 |
| 1.2 托卡马克 |
| 1.3 托卡马克加料技术 |
| 1.4 辅助加热及等离子体的运行模式 |
| 1.5 本文研究内容及意义 |
| 第2章 弹丸注入系统及实验的研究进展 |
| 2.1 弹丸注入系统 |
| 2.1.1 弹丸制备 |
| 2.1.2 弹丸加速技术 |
| 2.2 弹丸注入实验 |
| 2.2.1 弹丸注入加料及密度控制 |
| 2.2.2 边界局域模(ELM)控制 |
| 2.2.3 破裂缓解 |
| 2.2.4 芯部MHD的诱发与控制 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 EAST托卡马克及其弹丸注入系统发展 |
| 3.1 EAST托卡马克 |
| 3.2 10Hz低频弹丸注入系统 |
| 3.3 50Hz高频弹丸注入系统 |
| 3.3.1. 基本设计 |
| 3.3.2 台面测试 |
| 3.3.3 联机调试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 H模等离子体弹丸注入加料实验研究 |
| 4.1 具有第一类ELM的H模等离子体的弹丸加料 |
| 4.2 具有第三类ELM的H模等离子体的弹丸加料 |
| 4.2.1 基本结果 |
| 4.2.2 第三类ELM行为的改变 |
| 4.2.3 结果讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 弹丸注入加料与共振磁扰动抑制ELM的联合实验 |
| 5.1 实验设备 |
| 5.2 实验过程及主要结果 |
| 5.2.1 弹丸注入改善等离子体约束 |
| 5.2.2 弹丸加料对ELM抑制效果的影响 |
| 5.3 共振磁扰动条件下弹丸与超声分子束加料效果的对比 |
| 5.4 结果讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 个人简历 |
（4）电子回旋波Ohkawa机制驱动电流研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 本课题的研究历史与现状 |
| 1.2.1 电子回旋波Ohkawa机制驱动电流的研究现状 |
| 1.2.2 双波联合电流驱动研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 射频波电流驱动基本理论简介 |
| 2.1 射频波电流驱动的基本理论 |
| 2.1.1 波-粒子相互作用的动理学描述 |
| 2.1.1.1 线性化弗拉索夫方程 |
| 2.1.1.2 反弹平均动理学方程 |
| 2.1.2 射频波动力学 |
| 2.1.2.1 弱阻尼近似 |
| 2.1.2.2 波迹方程 |
| 2.2 电子回旋波 |
| 2.2.1 电子回旋电流驱动 |
| 2.2.2 电子回旋共振的可近性条件 |
| 2.3 低混杂波 |
| 2.3.1 可近性条件 |
| 2.3.2 低混杂波电流驱动 |
| 2.4 GENRAY/CQL3D程序 |
| 2.4.1 GENRAY程序 |
| 2.4.2 CQL3D程序 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 电子回旋波Ohkawa机制电流驱动研究 |
| 3.1 数值模拟方案设计 |
| 3.2 模拟结果及理论分析 |
| 3.2.1 Ohkawa电流驱动效率及驱动位置 |
| 3.2.2 电子密度和温度对Ohkawa电流驱动的影响 |
| 3.2.3 准线性效应 |
| 3.2.4 有效电荷Z_(eff)对CKCD的影响 |
| 3.3 OKCD潜在应用分析与讨论 |
| 3.4 本章小结与讨论 |
| 第4章 电子回旋波Ohkawa与Fisch-Boozer两种机制电流驱动对比研究 |
| 4.1 Fisch-Boozer与Ohkawa机制电流驱动对比研究方案 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 电子俘获效应对CKCD和ECCD的影响 |
| 4.2.2 逆纵横比对CKCD和ECCD的影响 |
| 4.2.3 CKCD和ECCD在托卡马克q=2磁面附近电流驱动对比 |
| 4.2.4 归一化碰撞率和电子比压对CKCD的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 电子回旋波与低混杂波联合电流驱动协同效应的新机制 |
| 5.1 理论模型和数值模拟方案 |
| 5.1.1 理论模型 |
| 5.1.2 数值模拟方案 |
| 5.2 模拟结果 |
| 5.3 物理机制分析与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 电子回旋波Ohkawa电流驱动线性模拟 |
| 6.1 线性计算模型 |
| 6.2 线性模型计算结果 |
| 6.3 电子温度效应及准线性效应的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A: 曲线坐标系 |
| A.1 位置空间 |
| A.1.1 (R,Z,φ)曲线坐标系 |
| A.1.2 (ρ,θ,φ)曲线坐标系 |
| A.1.3 (ψ,θ,φ)曲线坐标系 |
| A.2 动量空间 |
| A.2.1 (p_‖,ρ_⊥,φ)坐标系 |
| A.2.2 (p,ξ,φ)坐标系 |
| 附录B: 冷等离子体色散模型 |
| B.1 介电张量 |
| B.2 色散关系 |
| B.3 静电近似 |
| 博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（5）托卡马克高Z壁材料超短脉冲激光诱导击穿光谱及激光烧蚀特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 专业词汇缩写表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 核聚变研究的意义 |
| 1.1.1 能源问题与核能的利用 |
| 1.1.2 国际磁约束核聚变研究进展 |
| 1.1.3 中国磁约束核聚变研究进展 |
| 1.2 托卡马克等离子体与壁相互作用研究概述 |
| 1.2.1 等离子体与壁相互作用 |
| 1.2.2 等离子体与壁相互作用中的问题 |
| 1.2.3 等离子体与壁相互作用的离线诊断方法 |
| 1.3 原位激光诱导光谱诊断托卡马克第一壁研究背景 |
| 1.3.1 原位激光诱导光谱诊断第一壁方法 |
| 1.3.2 激光诱导击穿光谱的研究进展及现状 |
| 1.3.3 激光诱导击穿光谱诊断第一壁研究进展 |
| 1.4 超短脉冲激光诱导击穿光谱研究背景 |
| 1.4.1 超短脉冲激光简介 |
| 1.4.2 超短脉冲激光与金属相互作用 |
| 1.4.3 超短脉冲激光诱导击穿光谱背景及优点 |
| 1.5 本论文主要研究思路与内容 |
| 1.6 本论文章节结构安排 |
| 2 EAST第一壁远程原位激光诱导击穿光谱诊断系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 高真空下LIBS信号优化—偏振分辨激光诱导击穿光谱技术 |
| 2.2.1 偏振分辨激光诱导击穿光谱技术简介 |
| 2.2.2 实验设计 |
| 2.2.3 偏振激光诱导击穿光谱的实验结果 |
| 2.3 激光诱导击穿光谱时空动力学演化研究 |
| 2.3.1 激光诱导击穿光谱时空动力学演化研究的意义 |
| 2.3.2 实验装置与实验样品 |
| 2.3.3 LIBS光谱的时间演化特性 |
| 2.3.4 LIBS光谱的空间演化特性 |
| 2.3.5 激光诱导等离子体不同物种的膨胀速度 |
| 2.3.6 托卡马克环境下LIBS光谱信号的采集与优化 |
| 2.4 EAST第一壁远程原位激光诱导击穿光谱诊断系统的建立 |
| 2.4.1 远程原位激光诱导击穿光谱系统实验室调试 |
| 2.4.2 EAST远程原位激光诱导击穿光谱系统整体布局 |
| 2.4.3 RISLIBS系统核心硬件 |
| 2.4.4 RISLIBS系统软件 |
| 2.4.5 RISLIBS系统稳定性测试 |
| 2.4.6 RISLIBS诊断EAST第一壁实验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 皮秒激光诱导击穿光谱诊断高Z壁材料 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光与物质相互作用的理论描述 |
| 3.2.1 纳秒激光与金属相互作用描述 |
| 3.2.2 皮秒激光与金属材料相互作用描述 |
| 3.3 皮秒激光烧蚀高Z壁材料钼物理特性研究 |
| 3.3.1 实验设计 |
| 3.3.2 皮秒激光烧蚀行为与烧蚀形貌表征方法 |
| 3.3.3 皮秒激光烧蚀铝的物理特性 |
| 3.3.4 第一烧蚀区: 光学烧蚀区域 |
| 3.3.5 第二烧蚀区: 类热烧蚀区 |
| 3.3.6 第三烧蚀区: 类相爆炸烧蚀 |
| 3.3.7 皮秒激光烧蚀高Z壁材料钼特性总结 |
| 3.4 皮秒激光诱导击穿光谱诊断高Z壁材料钨 |
| 3.4.1 实验设计 |
| 3.4.2 光谱仪HR2000绝对辐射校正 |
| 3.4.3 皮秒激光烧蚀高Z壁材料钨 |
| 3.4.4 皮秒激光诱导击穿光谱三个烧蚀区域的发射特性 |
| 3.4.5 皮秒激光高深度分辨近无损伤诊断高Z壁材料钨 |
| 3.4.6 皮秒激光诱导击穿光谱信号优化方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 飞秒激光烧蚀高Z壁材料钼物理特性实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 飞秒激光烧蚀高Z壁材料钼 |
| 4.2.1 实验设计 |
| 4.2.2 飞秒激光五个不同烧蚀区域 |
| 4.2.3 飞秒激光烧蚀钼五个烧蚀区域物理机理讨论 |
| 4.2.4 不同激光能量密度下烧蚀坑边缘表面形貌特性 |
| 4.2.5 飞秒激光与皮秒激光烧蚀高Z壁材料钼对比总结 |
| 4.3 多脉冲飞秒激光烧蚀质量移除特性实验研究 |
| 4.3.1 实验设计 |
| 4.3.2 多脉冲飞秒激光烧蚀表面反射率测量 |
| 4.3.3 飞秒激光烧蚀阈值与多脉冲激光累积效应系数 |
| 4.3.4 多脉冲飞秒激光烧蚀质量移除特性 |
| 4.4 表面反射率变化物理机制 |
| 4.4.1 飞秒激光诱导表面微纳结构 |
| 4.4.2 表面反射率与激光烧蚀深度变化关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点摘要 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）EAST托卡马克上的先进集成微波反射计诊断系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 聚变能与托卡马克 |
| 1.1.1 世界和中国的能源格局 |
| 1.1.2 核聚变能 |
| 1.1.3 磁约束核聚变与托卡马克 |
| 1.1.4 ITER托卡马克及ITER计划 |
| 1.1.5 我国聚变及国内现有的托卡马克 |
| 1.2 EAST托卡马克 |
| 1.2.1 EAST的基本特征和参数 |
| 1.2.2 EAST上的渗断系统 |
| 1.2.3 密度剖面和等离子体极向旋转以及密度涨落、湍流测量 |
| 1.3 文章总结 |
| 1.3.1 本论文研究工作总结 |
| 1.3.2 本论文的内容安排 |
| 第2章 反射计的理论原理和技术方案 |
| 2.1 等离子体中的电磁波 |
| 2.2 反射计诊断原理 |
| 2.2.1 剖面反射计测量托卡马克等离子体的密度剖面原理和分类 |
| 2.2.2 剖面反射计测量精度、误差来源分析以及减少误差的方法 |
| 2.2.3 多普勒背向散射仪径向电场以及粒子输运等测量原理 |
| 2.2.4 多普勒背向散射仪系统的测量精度和误差分析 |
| 2.3 EAST先进综合反射计的技术方案选择 |
| 2.3.1 剖面反射计的技术实现方案选择 |
| 2.3.2 多普勒背向散射仪的技术方案选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 数据处理和分析方法以及数值模拟 |
| 3.1 从中频信号中提取信息的方法 |
| 3.1.1 外差正交测量系统中的IQ中频信号的信息提取 |
| 3.1.2 零差系统中的中频IF信号中的信息提取 |
| 3.2 反射计系统数据处理中的谱分析方法 |
| 3.3 等离子体密度剖面反演 |
| 3.3.1 O-mode极化的测量剖面反演 |
| 3.3.2 X-mode极化的测量剖面反演 |
| 3.3.3 等离子体完整电子密度剖面反演 |
| 3.4 剖面反射计中其他的注意问题 |
| 3.4.1 等离子体密度涨落对密度剖面测量的影响 |
| 3.4.2 等离子体高温相对论效应对密度剖面测量的影响 |
| 3.4.3 纵向磁场误差场对密度剖面测量的影响 |
| 3.4.4 剖面反射计中的多普勒效应 |
| 3.4.5 反射计的极化角耦合(Pitch Angle) |
| 3.4.6 等离子体密度零点位置的判断 |
| 3.5 多普勒反射计中的数据分析方法和注意事项 |
| 3.5.0 从中频复信号中求多普勒频移的几种方法 |
| 3.5.1 SOL区对多普勒反射计的光路影响 |
| 3.5.2 多普勒系统中相关分析时的采样时钟同步问题 |
| 3.6 反射计系统中的自动化实时测量方法 |
| 3.6.1 等离子体密度零点位置自动化实时测量 |
| 3.6.2 用剖面反射计进行台基区高度、斜率的实时测量 |
| 3.6.3 用多普勒背向散射仪对等离子体极向旋转速度剖面实时测量 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 EAST上的先进集成反射计的搭建和测试 |
| 4.1 集成准光学系统 |
| 4.1.1 准光学前端 |
| 4.1.2 波导传输线 |
| 4.1.3 基模波导喇叭和过模皱褶波导的耦合 |
| 4.1.4 准光学系统的测试 |
| 4.1.5 准光学系统中的保护措施 |
| 4.2 电子学系统 |
| 4.2.1 剖面反射计电子学系统 |
| 4.2.2 8道多普勒背向散射仪电子学系统 |
| 4.3 其他配套辅助系统 |
| 4.3.1 高速数据流盘采集系统 |
| 4.3.2 数据存储FTP服务器 |
| 4.3.3 电源滤波和防浪涌系统 |
| 4.4 平台测试和校准系统的研制 |
| 4.4.1 剖面反射计中VCO线性化与动态校准 |
| 4.4.2 剖面反射计系统的中频降频的方案对比 |
| 4.4.3 8道DBS输出增益和直流偏置的调节 |
| 4.4.4 8道DBS一次混频IF信号的滤波器调试 |
| 4.4.5 8道DBS多普勒频移测试和校准 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 反射计诊断系统在EAST的初步实验结果 |
| 5.1 剖面反射计系统的初步测量结果 |
| 5.1.1 L-H模式放电中的电子密度剖面测量 |
| 5.1.2 利用X-mode的数据进行等离子体的密度零点判断 |
| 5.1.3 L-H约束模转换时台基区高度和斜率的变化 |
| 5.2 8道DBS系统的初步测量结果 |
| 5.2.1 8道DBS在等离子体L-H模放电中测量结果 |
| 5.2.2 LHCD功率调制加热下极向旋转速度的变化 |
| 5.2.3 ELMs爆发期间多普勒频移的变化 |
| 5.2.4 ELMs缓解抑制时准相干模QCM研究 |
| 5.2.5 利用多普勒反射计观察到的其他湍流模式 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文研究工作总结 |
| 6.1.1 先进集成反射计准光学收发前端研制 |
| 6.1.2 剖面反射计电子学系统的研制 |
| 6.1.3 8道多普勒背向散射仪的电子学系统 |
| 6.1.4 其他辅助系统的搭建 |
| 6.1.5 先进集成反射计系统在EAST实验中的测量结果 |
| 6.2 未来研究工作展望 |
| 6.2.1 密度涨落对电子密度剖面测量的影响的数值模拟 |
| 6.2.2 减少准光学传输系统中的反射 |
| 6.2.3 湍流模式和机理的研究 |
| 6.2.4 湍流的波数谱的绝对定标测量 |
| 6.2.5 极化方案更改 |
| 6.2.6 改用一次IQ混频来进行动态校准 |
| 6.2.7 利用FPGA技术实现实时测量和反馈控制 |
| 6.2.8 电子学机箱和电源滤波改造 |
| 附录A 基模高斯光学理论 |
| 附录B 高斯光束薄透镜变换理论 |
| 附录C DBS准光学前端设计 |
| 附录D 主要器件的参数 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 致谢 |
（7）托卡马克中电子回旋波和高谐快波电流驱动的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 受控核聚变与托卡马克装置 |
| 1.2 射频波电流驱动的作用、分类以及特点 |
| 1.3 电子回旋波电流驱动的研究进展 |
| 1.4 高谐快波电流驱动的研究进展 |
| 1.5 电子回旋波与高谐快波联合电流驱动的研究进展 |
| 1.6 本文的主要内容 |
| 第二章 射频波电流驱动理论 |
| 2.1 射频波电流驱动原理 |
| 2.2 线性化的Fokker-Planck方程 |
| 2.3 伴随技术 |
| 2.4 Lin-Liu模型 |
| 2.5 准线性近似 |
| 2.6 玻尔兹曼方程 |
| 2.7 准线性Fokker-Planck方程 |
| 2.8 反弹平均的准线性Fokker-Planck方程 |
| 2.9 Fokker-Planck方程的数值求解 |
| 2.10 小结 |
| 第三章 电子回旋波电流驱动 |
| 3.1 电子回旋波在等离子体中的传播 |
| 3.2 电子回旋波电流驱动程序及其验证 |
| 3.3 准线性效应对电子回旋波电流驱动的影响 |
| 3.4 等离子体参数对电子回旋波电流驱动的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 高谐快波电流驱动 |
| 4.1 高谐快波电流驱动理论 |
| 4.2 EAST装置上高谐快波电流驱动的数值计算 |
| 4.3 动理学效应对高谐快波电流驱动的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 电子回旋波与高谐快波联合电流驱动 |
| 5.1 电子回旋波与高谐快波联合电流驱动理论 |
| 5.2 电子回旋波与高谐快波联合电流驱动的数值计算 |
| 5.3 波功率对联合驱动时协同电流的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 电子回旋波对磁流体动力学不稳定性的抑制 |
| 6.1 电子回旋波抑制磁流体动力学不稳定性理论 |
| 6.2 电子回旋波对新经典撕裂模的抑制 |
| 6.3 电子回旋波对锯齿模的控制 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文 |
| 致谢 |
（8）阿尔芬波与高能量粒子的相互作用过程（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第一章 受控核聚变 |
| 1.1 能源与核聚变 |
| 1.2 受控核聚变 |
| 1.3 EAST和KSTAR托卡马克电流驱动简介 |
| 第二章 阿尔芬本征模与高能量粒子基本理论 |
| 2.1 阿尔芬波与高能量粒子的简介 |
| 2.2 阿尔芬本征模 |
| 2.3 αTAE理论模型及举例 |
| 2.3.1 αTAE的磁流体力学描述模型 |
| 2.3.2 高能量粒子激发αTAE的磁流体力学与回旋动理学混合模型 |
| 第三章 KSTAR中的αTAE |
| 3.1 两种非感应电流驱动方案 |
| 3.2 混合电流驱动条件下αTAE的分布特点 |
| 3.3 安全因子的位形对αTAE分布的影响 |
| 3.4 高能量粒子激发αTAE为不稳定模式 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 EAST等装置自举电流条件下的αTAE |
| 4.1 自举电流 |
| 4.2 自举电流和αTAE的联系 |
| 4.3 自举电流条件下高能量粒子激发αTAE |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章结论和展望 |
| 5.1 工作总结和讨论 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）SUNIST等离子体小破裂过程磁流体力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 托卡马克中磁流体力学不稳定性研究 |
| 1.2 球形托卡马克磁流体力学不稳定性研究 |
| 1.2.1 内部磁重联事件 |
| 1.2.2 小破裂 |
| 1.2.3 高能粒子不稳定性 |
| 1.3 SUNIST球形托卡马克 |
| 1.4 课题意义 |
| 1.5 论文内容和结构 |
| 第2章 高频磁诊断系统的设计、安装与标定 |
| 2.1 磁探针原理和等效电路 |
| 2.2 高频磁诊断系统的的设计与安装 |
| 2.2.1 环向阵列和极向阵列 |
| 2.2.2 径向可移动阵列 |
| 2.2.3 电流密度径向分布测量 |
| 2.3 高频磁诊断系统的标定 |
| 2.3.1 面积标定 |
| 2.3.2 频率响应标定 |
| 2.4 其他相关诊断简介 |
| 2.4.1 硬X射线诊断 |
| 2.4.2 干涉仪 |
| 2.4.3 多普勒展宽测离子温度 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 数据处理方法 |
| 3.1 傅里叶频谱分析 |
| 3.2 常用的时频分析工具 |
| 3.2.1 短时傅里叶变换 |
| 3.2.2 小波变换 |
| 3.2.3 乔伊-威廉姆斯分布 |
| 3.2.4 希尔伯特-黄变换 |
| 3.3 改进的希尔伯特-黄变换 |
| 3.3.1 希尔伯特-黄变换存在的问题 |
| 3.3.2 改进的HHT方法 |
| 3.3.3 时频分析方法的比较 |
| 3.4 双谱分析 |
| 3.4.1 傅里叶双谱 |
| 3.4.2 小波双谱 |
| 3.5 模式分析 |
| 3.5.1 相位比对法 |
| 3.5.2 相关分析 |
| 3.5.3 奇异值分解 |
| 3.6 欧拉视频放大 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 内部磁重联事件研究 |
| 4.1 IRE典型放电波形 |
| 4.2 电流上升段MHD行为 |
| 4.2.1 时频分析 |
| 4.2.2 模数分析 |
| 4.3 IRE过程MHD行为研究 |
| 4.3.1 IRE先兆信号 |
| 4.3.2 IRE电流上升过程高频磁扰动信号 |
| 4.4 IRE分类和参数统计 |
| 4.5 IRE物理机制探讨 |
| 4.5.1 SUNIST装置上IRE触发机制探讨 |
| 4.5.2 IRE过程电流密度分布变化 |
| 4.5.3 IRE过程电流恢复 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 小破裂过程高频磁扰动行为研究 |
| 5.1 小破裂先兆行为研究 |
| 5.2 高频磁扰动的模式特征 |
| 5.2.1 频率特征 |
| 5.2.2 非线性耦合 |
| 5.2.3 模数分析 |
| 5.2.4 极向模结构 |
| 5.2.5 增长/阻尼率测量 |
| 5.3 模式识别 |
| 5.3.1 TAE模式识别 |
| 5.3.2 TAE连续谱和模结构计算 |
| 5.3.3 TAE阻尼率 |
| 5.4 激励机制 |
| 5.4.1 SUNIST逃逸电子初步研究 |
| 5.4.2 TAE激励机制探讨 |
| 5.4.3 逃逸电子激励TAE的可能应用 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 论文主要结果 |
| 6.2 论文存在的不足和后续工作展望 |
| 6.2.1 IRE和小破裂的进一步研究 |
| 6.2.2 阿尔芬本征模主动激励及其衰减率测量 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A SUNIST高频磁诊断系统频率响应标定结果 |
| 附录B 高频磁探针传输线模型 |
| B.1 单段传输线模型 |
| B.2 双段传输线模型 |
| B.3 单段与双段传输线模型计算结果 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）SUNIST等离子体电子温度与密度的原子发射光谱诊断（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.1.1 托卡马克等离子体的电子温度与密度诊断 |
| 1.1.2 氦原子的能级特点与利用其发射光谱进行诊断的优势 |
| 1.1.3 氦原子发射光谱诊断的研究进展 |
| 1.1.4 国内托卡马克等离子体的光谱诊断研究 |
| 1.1.5 SUNIST 装置、等离子体参数范围与诊断需求 |
| 1.1.6 课题意义 |
| 1.2 本文研究思路、内容和结构 |
| 第2章 原子谱线强度比诊断等离子体电子温度与密度概述 |
| 2.1 原子谱线强度比诊断电子温度与密度 |
| 2.2 影响原子发射谱线强度的过程 |
| 2.2.1 自发辐射跃迁几率 |
| 2.2.2 描述原子激发态数密度分布的模型 |
| 2.2.3 谱线辐射在等离子体内的传播 |
| 2.3 碰撞辐射模型 |
| 2.4 氦原子碰撞辐射模型在诊断应用中存在的问题 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 SUNIST 参数范围下氦原子碰撞辐射模型的研究 |
| 3.1 氦原子碰撞辐射模型的建立 |
| 3.1.1 氦原子的能级分布与能级结构处理 |
| 3.1.2 氦原子激发和电离过程的选择 |
| 3.1.3 氦放电等离子体光学厚度的计算 |
| 3.1.4 氦原子能级数密度反应速率方程的建立 |
| 3.1.5 氦原子反应过程速率系数的计算 |
| 3.1.6 对反应速率方程的准稳态近似 |
| 3.1.7 等效电荷数计算结果与 FLYCHK 的对比 |
| 3.2 氦原子碰撞辐射模型的研究 |
| 3.2.1 各激发态能级的主要产生过程研究 |
| 3.2.2 速率系数不确定性到激发态数密度计算误差传递的研究 |
| 3.2.3 碰撞辐射模型中包含的能级对计算结果影响的研究 |
| 3.2.4 对谱线比计算结果影响的估计 |
| 3.3 SUNIST 等离子体谱线比诊断方法的建立 |
| 3.3.1 谱线强度比的选择 |
| 3.3.2 谱线比法确定等离子体参数的过程 |
| 3.3.3 实际谱线比测量误差到 Te和 Ne诊断误差传递的研究 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 SUNIST 上原子发射光谱的测量 |
| 4.1 SUNIST 上的诊断设备与相关系统 |
| 4.2 SUNIST 上原子发射光谱诊断系统 |
| 4.2.1 SUNIST 上光谱测量系统与路径安排 |
| 4.2.2 SUNIST 上使用的单色仪参数与标定 |
| 4.2.3 光电倍增管信号降噪与基线干扰的消除 |
| 4.3 SUNIST 原子发射光谱测量手段的建立 |
| 4.3.1 SUNIST 上基于重复放电的谱线测量 |
| 4.3.2 SUNIST 放电重复性的改善 |
| 4.4 SUNIST 氦放电等离子体谱线测量结果 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 SUNIST 氦放电等离子体的发射光谱诊断 |
| 5.1 氦原子发射谱线强度测量结果 |
| 5.2 谱线比法诊断 Te和 Ne |
| 5.3 氦原子碰撞辐射模型的复核 |
| 5.4 光谱测量的弦积分特性与谱线强度涨落的初步研究 |
| 5.4.1 光谱测量弦积分特性的研究 |
| 5.4.2 谱线强度涨落的初步研究 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 结论、课题工作存在的不足与后续工作展望 |
| 6.1 课题完成的工作和创新点 |
| 6.2 课题存在的不足和后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 各激发态能级的主要产生过程 |
| 附录 B 多种反应速率系数的不确定性传递函数计算结果 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、SUNIST球形托卡马克的研究进展（论文参考文献）
- [1]托卡马克钨壁材料中氦泡演化与晶格热导性能的模拟研究[D]. 占捷. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]托卡马克芯部湍流行为及流剪切作用的研究[D]. 刘文斌. 清华大学, 2020(01)
- [3]EAST弹丸注入系统的发展及高约束模等离子体加料实验研究[D]. 侯吉磊. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]电子回旋波Ohkawa机制驱动电流研究[D]. 郑平卫. 南华大学, 2019(01)
- [5]托卡马克高Z壁材料超短脉冲激光诱导击穿光谱及激光烧蚀特性研究[D]. 赵栋烨. 大连理工大学, 2018(02)
- [6]EAST托卡马克上的先进集成微波反射计诊断系统[D]. 胡健强. 中国科学技术大学, 2017(02)
- [7]托卡马克中电子回旋波和高谐快波电流驱动的研究[D]. 李景春. 南华大学, 2016(02)
- [8]阿尔芬波与高能量粒子的相互作用过程[D]. 闫星辰. 贵州大学, 2016(03)
- [9]SUNIST等离子体小破裂过程磁流体力学行为研究[D]. 刘阳青. 清华大学, 2015(07)
- [10]SUNIST等离子体电子温度与密度的原子发射光谱诊断[D]. 谢会乔. 清华大学, 2014(08)