j-text上逃逸电子和快速关断下冷前锋传播特征研究

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1、分类号学号M201171329学校代码10487密级硕士学位论文J-TEXT上逃逸电子和快速关断下冷前锋传播特征研究学位申请人：黄艳华学科专业：电气工程陈忠勇教授指导教师：庄革教授答辩日期：2014.1.6万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAppliedSociologyRunawayElectronsandColdFrontPropagationDuringFastShut-downExperimentsonJ-TEXTTokamakCandidate:H

2、uangYanhuaMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.ChenZhongyongProf.ZhuangGeHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由

3、本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要破裂是托克马克中常见的快速失控事件，它对装置的危害主要体现在三个方面：局部

4、热沉积毁坏第一壁；“晕电流”导致的电磁力jB使装置承受机械负载；大量的高能逃逸电子严重威胁装置的运行。许多破裂缓解手段对热沉积和“晕电流”的缓解效果十分明显，却仍无法抑制逃逸电子的产生。因此，逃逸电子的行为研究，尤其是破裂期间逃逸电子相关的物理机制研究是非常重要的。目前在中型装置上大量气体注入杂质气体时可以缓解这三个危害。因此，大量气体注入手段最有希望能成为下一代装置的破裂缓解方案。然而，气体与等离子体的混合效率不高，穿透深度受到q=2磁面位置的影响。因此，我们很有必要研究气体的注入过程，寻求提高混合效率和穿透深度的优化方案。在托卡马克等离子体中,电子能量超过一定阈值后，它将受

5、到电场的持续加速而成为逃逸电子。经典理论认为逃逸电子产生机制包含两个部分：狄拉克初级产生机制和次级雪崩产生机制。通过这两种机制结合并且适当加入损失项，我们可以利用数值模拟重现实验中出现逃逸电流平台的情况。另外一种分析逃逸电子的理论是逃逸电子动量空间分析。考虑电场加速作用，碰撞阻尼力的减速作用和同步辐射损失作用，利用试探粒子弛豫方程来描述逃逸电子在动量空间中的运动。逃逸电子动量空间轨迹存在两个奇点，分别代表了逃逸电子产生阈值和逃逸能量极限。通过对两个奇点的分析，我们可以得到许多关于逃逸电子产生阈值和能量极限的信息。另外，也可以向这一模型中加入其它损失项，以研究这一损失项与逃逸电子行

6、为的关系，这里我们以随机磁扰动为例。在放电实验中，逃逸电子失控轰击限制器和壁材料时发生厚靶轫致辐射而产生硬X射线。在J-TEXT实验装置中，我们利用硬X射线诊断系统来展开与逃逸电子和破裂相关的实验研究。这一系统在这几年时间经过了多次升级，除了中平面前向、背向和径向探测器之外，装置的几个空间对称点也安装了一套空间探测器阵列，目前已经投入使用。I万方数据华中科技大学硕士学位论文利用SMBI触发等离子体快速关断研究杂质冷前锋的传播过程，有助于我们理解大量气体注入实验的气体穿透深度与q=2磁面位置的关系。实验结果表明，当q=2磁面越靠近等离子体边缘的时候，破裂延迟时间越短，电流猝灭时间也

7、越短。通过ECE信号上对冷前锋传播过程的研究，我们发现，无论边界安全因子q如何变化，a冷前锋都总会停在q=2磁面附近。也就是说，气体注入深度只能到q=2磁面附近。近日，利用高速相机分析冷前锋的传播,我们能更加直观地看出冷前锋沿着q=2磁面停止。关键词：破裂逃逸电子快速关断冷前锋II万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractDisruptionisacommonfastuncontrolledeventintokamaks，anditsdamagetothedevicemai