east上刮削层宽度与湍流输运的关联特性研究

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1、东华大学硕士学位论文EAST上刮削层宽度与湍流输运的关联特性研究专业名称：物理学作者姓名：杨清泉指导老师：钟方川；徐国盛学校代码：10255学号：2121334EAST上刮削层宽度与湍流输运的关联特性研究STUDYOFTHERELATIONSHIPBETWEENSOLWIDTHANDTURBULENCETRANSPORTONEAST姓名：杨清泉专业：物理学指导教师：钟方川（东华大学）徐国盛（中国科学院等离子体所）答辩日期：2015年5月21日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德

2、，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日EAST上刮削层宽度与湍流输运的关联特性研究EAST上刮削层宽度与湍流输运的关联特性研究摘要托卡马克的磁约束聚变的实现建立在其高参数、长脉冲、稳态运行的基础上。从主等离子体区到达刮削层的高能热流和粒子流与壁材料的相互作用是其面临

3、的巨大挑战之一。无论是限制器位形还是偏滤器位形放电，沉积在单位面积的壁材料上的能流和粒子流都与刮削层的宽度有关。本文依托EAST超导托卡马克装置，利用其低场侧中平面的快速往复式探针系统，对刮削层宽度与湍流输运的关联性进行了比较系统的研究。本论文研究发现在射频波加热主导的高约束模式下，随着等离子体电流的增加，刮削层中湍流的径向相关长度减小，极向相关长度增加。更进一步的研究表明，这可能是由刮削层中的E×B剪切扭曲抑制湍流导致，而且湍流的抑制与刮削层宽度的减小有着明显的关联性。具体表现为，随着等离子体电流的增加，刮削层中的

4、E×B剪切增加，湍流的径向相关长度变短，从而导致了刮削层宽度的减小。本论文引入了一个简单的模型验证刮削层中E×B剪切对于湍流的抑制作用，并简要分析了ITER刮削层宽度与湍流输运的关联性。关键词：托卡马克；EAST；刮削层宽度；湍流输运；E×B剪切；快动探针IEAST上刮削层宽度与湍流输运的关联特性研究STUDYOFTHERELATIONSHIPBETWEENSOLWIDTHANDTURBULENCETRANSPORTONEASTABSTRACTPlasma-wallinteractionhasbeentakenasa

5、criticalissuesforthehigh-power,long-pulse,steady-stateoperationsoftokamak.Thewidthofthescrape-offlayer(SOL)largelydeterminestheheatandparticleloadthatultimatelyconductedtotheunitsurfaceofthewallineitherlimiterordivertorconfiguration.Inthisthesis,therelationship

6、betweentheSOLwidthandtheturbulencetransporthasbeenstudiedinsomedetailedontheEASTsuperconductingtokamakusingafastreciprocatingprobesystemattheoutermidplane.Probemeasurementsshowthattheradialcorrelationlengthoftheturbulencedecreasesastheplasmacurrentincreases,whi

7、lethepoloidalcorrelationlengthchangesinverselyinradio-frequencyheatedH-modesonEAST.FurtherinvestigationindicatesthatthiscouldbeinducedbytheE×BshearintheSOLandthushasasignificantimpactontheSOLwidth.Inparticular,ahigherplasmacurrentisaccompaniedbyastrongerE×Bshea

8、randashorterradialcorrelationlengthofturbulence,thusresultinginanarrowerpowerfall-offwidth.AsimplemodelhasbeenappliedtodemonstratethesuppressioneffectofE×Bshearonturbulencei