east托卡马克电子密度分布反演研究

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1、学号：Ｂ１２２０１００２密级：Ｉ＊．硕士学位论文ＥＡＳＴ托卡马克电子密度分布反演研究ＩｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｄｅｎｓｉｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎＥＡＳＴｙｔｏｋａｍａｋ？Ｉ？姓名＾学科专业物理学研究方向等离子体物理指导教师高翔研究员曾龙副研究员完成时间２０１５年４月．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表

2、或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明碑的说明并表示谢意。０丨学位论文作者签名：签字日期：＞年６月午日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后

3、适用本授权书）学位论文作者签名：！４寻师签名：ｎｙ＂签字曰期丨Ｚ月：上年６月４曰签字曰期：ｙｏ／《年夺曰学位论文作者毕业去向：工作单电话位：：通讯地址：邮编：ＩＩＩ摘要一对于核聚变等离子体物理实验而言，电子密度是其重要的参数之，它的分布和幅度不仅能够反映装置的实验能力以及运行状况，而且对于理解等离子体平衡、约束特性以及ＭＨＤ（ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ）不稳定性也是非常重要的。远红外激光干涉仪和微波反射仪是测量等离子体线积分电子密度值和密度剖面常用的手段，目前已经在

4、许多大型装置上成功应用。前者是根据电磁波在真空中和在等离子体中传播时具有不同的折射率，通过测量和比较电磁波在真空中和等离子体中传播相同光程所引起的相位差，继而计算该道激光弦上的线积分电子密度值；后者是根据雷达的原理，在非均勾的等离子体中，通过测量微波在经过等离子体反射后产生的相位延迟来计算每个位置处等离子体的密度，继而得到密度剖面。远红外激光干涉仪测得的是不同位置处的线积分密度值，微波反射仪测到的，所以要想得到等离子体的整体密度剖面是中平面处边界的密度剖面，还需要结合相关诊断的数据进行适当的数学处理，即密度分布

5、反演方法。常见的密度反演方法有Ａｂｅｌ反演、分离变量法、切片法、奇异值分解法、Ｐａｒｋ矩阵法等，每种一方法所需要的密度诊断数据和数学处理的繁简程度都不样，所能应用的范围也各不相同。本文考虑到ＥＡＳＴ（ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＡｄｖａｎｃｅｄＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＴｏｋａｍａｋ）装置自身诊断系统的特点，将微波反射仪系统和远红外激光偏振干涉仪系统（ｏｌａｒｉｍｅｔｅｒ／ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＰＯＩＮＴ）ｐ，的数据进行校准后再结合起来，在校准过一程中，我们探索了种可以将反射仪数据换算成不同位置处干涉

6、仪数据的方法，得到了干涉仪尚未覆盖区域的线积分电子密度值。在相邻磁面间电子密度值相同一Ｆ的前提下分为二，ＩＴｅｉｌｉｂｒｉｕｍｆｉｔ提供，将等离子体以中平面为界线根据ＥＸｑｕ）的磁面坐标信息和线积分电子密度值，对两部分等离子体分别从最外层磁面开始一，逐个向内计算每个区域的等离子体电子密度，最后得到整个等离子体的密度分布，即密度剖面。根据该方法己成功反演出ＥＡＳＴ多种位形下的密度剖面。对于反演所得到的密度剖面，考虑到作为输入变量的５道ＰＯＩＮＴ数据以及ＥＡＳＴ上现有一套三道垂直测量的ＨＣＮ千涉仪系统的数据，我们分别

7、根据这两个系统的数据对反演结果进行了误差分析。首先在计算两部分等离子体每个区域Ｉ的电子密度时，最内层磁面的密度值会被计算两次，如果两次计算的值相差超过３％，则需要对磁面坐标进行调整，使误差满足要求。然后将得到的密度剖面按照实验测量道位置的坐标进行积分，得到积分值与实验测量值进行比较，如果误差在５％以内，则认为密度剖面反演成功，程序结束；如果大于５％，则同样需要调整磁面坐标。通过误差变化趋势可以发现，对磁面进行小幅度调整后，可以使每个诊断系统的整体计算误差控制在５％或更小的范围以内，达到预期的反演精度

8、。关键词：ＥＡＳＴ，密度反演，偏振干涉仪，微波反射仪，密度剖面，误差分析ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＦｏｒｎｕｃｌｅａｒｆｕｓｉ