托卡马克边缘等离子体丝状结构输运的研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina博士学位论文牦十马克透缘等离子体鱼狀结构输送的研宄论文题目林作者姓名代物理糸学科专业到万东教梭黄洲研宄员导师姓名二囑五年五月完成时间博士学位论文托卡马克边缘等离子体丝状结构输运的研究作者姓名：聂林学科专业：等离子体物理导师姓名：刘万东教授黄渊研宄员完成时间：二一五年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctordegreeTheExperimentalStudyofFil

2、amentaryStructureTransportintheEdgeofTokamakPlasmasAuthor:LinNieSpeciality:PlasmaPhysicsSupervisor:Prof.WandongLiuProf.YuanHuangFinishedTime:May,2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作

3、了明确的说明。作者签名：签字円期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定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，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开口保密年签字日期：签字日期：￥摘要丝状结构广泛存在于托卡马克边缘区和刮削层

4、（区域（主要是坏曲率区），其密度和温度高于本底参数，并且呈现出阵发性爆发的特点。在径向和极向上，这种结构一般具有比湍流更大的空间尺度（几个毫米到几个厘米），并且沿磁力线延展，其环向相关长度甚至可达到几十米。并且，这种结构的存在时间一般可以达到数十个到几百个微秒。它在产生环向粒子输运的同时，也会产生径向输运。其径向输运距离数倍于自身径向尺度，甚至更远。因此，一般认为，丝状结构是托卡马克边缘和域对流输运的主要贡献者之一。而根据形成机制的不同，丝状结构可分为和两种。在装置上，我们利用多种位形的静电探针测量丝状结构的传播特征，对和的特

5、征尺度，存在时间，环向和径向速度进行了统计。并在传统的基于密度离子饱和流提取丝状结构方法上，发展了两种新的提取丝状结构的方法：其中一种是基于悬浮电位提取丝状结构。利用这一方法并结合探针阵列，我们成功测量到了和在视窗下的二维传播过程，验证了丝状结构径向传播的丑驱动机制；另一种方法则是基于丝状结构径向速度提取丝状结构。我们利用极向耙式探针成功对速度结构和电位结构进行二维反演，并观测到电位的双极分布和由此形成上下反向速度涡旋对。随后，我们研究了在超声分子束弹丸注入前后统计特征的变化。尽管这两种注入方式在注入深度、注入粒子温度以及注入

6、粒子数等方有着很大的差异，但在粒子注入后均观察到：具有大密度扰动振幅的的爆发频率降低：在选取阈值如条件下，超声分子束住入后爆发频率从下降至而弹丸注入后其爆发频率从下降至这表明的密度扰动振幅在两种情况下均被缓解；的径向平均速度也在超声分子束弹摘要丸注入后降低：在超声分子束注入情况下从降低至在弹丸注入情况下从降低至。同时，通过条件平均方法计算得到的的悬浮电位特征波形显示其电位的双极结构减弱，暗示了径向速度的降低源于自身电荷极化的降低。而进一步的统计结果表明密度的降低和温度的降低都是导致这一变化的原因；由于的密度振幅，速度都被在超声

7、分子束弹丸注入后降低，其引发的瞬间的阵发性大幅度径向粒子通量和热通量也都出现大幅降低。两种情况下其降幅均超过在超声分子束弹丸注入后，靶板一中平面相关性大幅降低，与此同时，偏滤器本底温度降低，密度升高，离子电子碰撞率迅速升高。这一现象可以用：“离子电子碰撞率升高々等离子体平行电阻增强平行电流降低々沿磁力线长程相关性降低”这一物理图像解释。最后我们尝试将混沌分析方法引入边缘局域模控制的研究中，初步得到了对应爆发的个不稳定周期轨道，且这些明显的分为组，揭示了等离子体系统状态与的对应关系，也为我们研宄和控制提供了一种新的途径。关键词：

8、托卡马克，丝状结构，，高约束模，边缘局域模，谱分析，探针阵歹！，电子一离子碰撞率，径向输运通量，混沌分析，不稳定周期轨道AbstractFilamentarystructuresarewidelyobservedintheedgeandScrape-offLayer(SOL)