射频波电流驱动抑制双撕裂模不稳定性研究.pdf

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1、第５１卷第４期原子能科学技术Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．４２０１７年４月ＡｔｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ．２０１７射频波电流驱动抑制双撕裂模不稳定性研究陈诗佳１，龚学余１，＊，李新霞１，＊，何志雄２，路兴强１（１．南华大学核科学技术学院，湖南衡阳４２１００１；２．核工业西南物理研究院，四川成都６１００４１）摘要：采用不可压缩磁流体模型，在圆柱位形下研究了射频波电流驱动对双撕裂模不稳定性的影响。结果表明，托卡马克装置中沉积在有理面上的同向驱动电流能有效减缓３／１双撕裂模的发展。电流驱动幅值约占等离子体电流初始值的４％、

2、驱动电流沉积宽度约为小环半径的７％时，抑制效果较好。此外，研究表明，在双撕裂模进入快速增长阶段前加入外部驱动电流，才能有效抑制撕裂模的磁爆发。关键词：托卡马克；磁流体；双撕裂模不稳定性中图分类号：Ｏ５３２．１１文献标志码：Ａ文章编号：１０００－６９３１（２０１７）０４－０５９７－０６ｄｏｉ：１０．７５３８／ｙｚｋ．２０１７．５１．０４．０５９７ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｎＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＷａｖｅＣｕｒｒｅｎｔＤｒｉｖｅｏｎＤｏｕｂｌｅＴｅａｒｉｎｇＭｏｄｅｓＩｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ１，ＧＯＮＧＸｕｅ－ｙｕ１

3、，＊，ＬＩＸｉｎ－ｘｉａ１，＊，ＨＥＺｈｉ－ｘｉｏｎｇ２，ＬＵＸｉｎｇ－ｑｉａｎｇ１ＣＨＥＮＳｈｉ－ｊｉａ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ４２１００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｄｏｕｂｌｅｔｅａｒｉｎｇｍｏｄｅｓｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｂｙｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）ｗａｖｅｃｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｅｗａ

4、ｓｅｘｐｌｏｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｍａｇｎｅｔｏ－ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ（ＭＨＤ）ｉｎａｐｅｒｉｏｄｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｌｏｃａｌｉｚｅｄｄｒｉｖｅｎｃｕｒｒｅｎｔａｌｏｎｇｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｃｕｒｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｎｒａｔｉｏｎａｌｓｕｒｆａｃｅｓｉｎＴｏｋａｍａｋｄｅｖｉｃｅｈａｓａｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅ３／１ｄｏｕｂｌｅｔｅａｒｉｎｇｍｏｄｅｓｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉ

5、ｍａｌｉｎｉｔｉａｌｌｏｃａｌｉｚｅｄｄｒｉｖｅｎｃｕｒｒｅｎｔｉｓｃｕｒｒｅｎｔｗｉｔｈＩｃｄ＝４％Ｉａｎｄδｃｄ＝０．０７ａ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｏｎｌｙｗｈｅｎｔｈｅｌｏｃａｌｉｚｅｄｄｒｉｖｅｎｃｕｒｒｅｎｔｉｓｉｎｊｅｃｔｅｄｂｅｆｏｒｅｔｈｅｆａｓｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ，ｔｈｅｄｏｕｂｌｅｔｅａｒｉｎｇｍｏｄｅｓｃａｎｂｅｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｏｋａｍａｋ；ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ；ｄｏｕｂｌｅｔｅａｒｉｎｇｍｏｄｅｓｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ撕裂模的不稳定性是一种重要的磁流体不验中，撕裂模的不稳定

6、性使等离子体重联区域稳定性，在空间等离子体和托卡马克等离子体的温度梯度变平，降低了装置对等离子体的约［１－２］中普遍存在。在托卡马克等离子体放电实束性能，甚至会导致等离子体放电破裂，是影响收稿日期：２０１６－０５－３０；修回日期：２０１６－０７－２１基金项目：国际热核聚变实验堆计划专项资助项目（２０１４ＧＢ１０８００２）；国家自然科学基金资助项目（１１３７５０８５，１１３４７００２）；湖南省自然科学基金资助项目（２０１６ＪＪ２１０５）；南华大学核聚变与等离子体物理创新团队建设项目（ＮＨＸＴＤ０３）作者简介：陈诗佳（１９９１—），女，湖南长沙人，硕

7、士研究生，从事核聚变与等离子体物理研究＊通信作者：龚学余，Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｏｎｇｘｕｅｙｕ＠１２６．ｃｏｍ；李新霞，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｅｅｘｉｎｘｉａ＠１２６．ｃｏｍ５９８原子能科学技术第５１卷等离子体稳态、高性能运行的重要因素。另一磁通；Ｅ为电场；ｃ为光速；ｖ为等离子体流速；方面，反磁剪切是一种先进的托卡马克运行模Ｂ为磁场；η为等离子体电阻率；ｊ为等离子体式，由于反磁剪切具有非单调的安全因子ｑ（ｒ）电流初始密度；ｊｃｄ为外部驱动电流密度；ｍｅ为剖面分布，实验表明，其相邻的两个有理面上易电子质量；μｅ为平行电子黏滞性；ｎｅ为电子数；［３］激发双撕裂

8、模不稳定性。最近，Ｗａｎｇ等得ｅ为电子电量；ρ为等离子体密度；ｐ为等离子到了双撕裂模非线性演化的４个特征阶段；体压强；μｉ为离子黏滞性。