托卡马克中两种模型下自举电流的比较

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1、南华大学硕士学位论文托卡马克中两种模型下自举电流的比较姓名：秦欢申请学位级别：硕士专业：核技术及应用指导教师：龚学余20090501摘要对托卡马克理论和实验的研究是当前受控核聚变研究的中心问题。开展自举电流的研究对实现将来聚变堆稳态运行和等离子体高性能运行具有重要的研究意义，同时还能有效降低聚变堆的运行成本。目前国内外给出的求解自举电流的方法很多，因此，找出一种有效的方法对设计新的核聚变装置很重要。本文对两种自举电流模型进行计算和比较．本研究首先从自举电流计算着手，对Hirshman无碰撞模型和Sauter碰撞模型下

2、的自举电流进行了研究，在两种假设条件下对自举电流计算进行了理论推导，得出自举电流的简单表达式和相关的输运系数公式。接着对平衡方程——Grad-Shafranov方程的理论推导进行了详细的阐述，根据其求得的极向磁通，得到等离子体压强、磁面、安全因子等一系列等离子体参数。最后利用这些等离子体参数对自举电流和输运系数进行数值计算，求解出这两种情况下的自举电流的密度分布和输运系数的解集，并比较两种模型下的电流密度分布的变化情况，进而从理论上对这些变化产生的物理因素进行分析。研究结果表明：自举电流大小随中心等离子体温度的增大而

3、增大；当中心等离子体温度为15KEY时，Hirshman无碰撞模型下的自举电流密度稍微比Sauter碰撞模型下的大些；当中心等离子体温度为30KeV时，Hirshman无碰撞模型下的自举电流却比Sauter碰撞模型下的小很多。本研究的一些计算方法和计算结果，对以后的托卡马克装置的理论研究有一定的参考价值。关键词：自举电流；安全因子；Grad—Shafranov方程；自持平衡ComparisonofseveraIbootstrapcurrentmodeISfortokamakPIasmasAbstractTheorya

4、ndexperimentoftokamakresearchisthestudyofcontrollednuclearfusionofthecentralissues．Bootstraptocarryoutcurrentresearchonthefuturefusionreactortoachievesteady—’stateoperationandplasmahigh—’performanceoperationoftheresearchhasimportantsignificance，butalsoeffective

5、lyreducethecostoffusionreactoroperation．Givenathomeandabroadtosolvethebootstrapcurrentinmanyways．Therefore，itisveryimportanttofindaneffectionwaytodesignanewfusiondevice，thispapertwokindsofbootstrapcurrentmodeliscalculatedandcompared．Inthisstudy，thefirstbootstra

6、pcurrentcalculationfromthestartoftheHirshmancollisionlessmodelandcollisionSauterbootstrapcurrentmodelhavebeenstudied，Undertwodifferentassumptionsinthebootstrapcurrentcalculationofthetheoreticalderivation，cometothesimplebootstrapcurrentexpressionandrelatedtransp

7、ortcoefficientsformula．Thentobalancetheequation—Grad—Shafranovequationofthetheoryexpoundedindetail．Obtainedinaccordancewithitspoloidalmagneticflux，theplasmapressure，magneticsurface，suchassafetyfactor，aseriesofplasmaparameters．Finally，useoftheseplasmaparameterso

8、nthebootstrapcurrentandthetransportcoefficienthasbeencalculated．Differentcasestosolvethebootstrapcurrentdensitydistributionandtransportofthesolutionsetofcoefficients．Andcomp