j-text上基于高速相机研究mgi产生的冷前锋传播过程

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1、分类号学号M201271349学校代码10487密级硕士学位论文J-TEXT上基于高速相机研究MGI产生的冷前锋传播过程学位申请人汤熠：学科专业：电气工程指导教师：丁永华教授答辩日期：2015.5.21AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringStudyofColdFrontPropagationMechanismofMassiveGasinjectionbyFastFrameCameraonJ-TEXTCandidate:TangY

2、iMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.DingYonghuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015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本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使

3、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。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（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：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要目前针对所有破裂所带来的消极影响，主要的破裂缓解手段有弹丸注入、大量杂质气体注入（MassiveGasInjection-MGI）以

4、及外加磁扰动（ExternalMagneticPerturbation-EMP）。弹丸注入可以减少热沉积和电磁力，但会促使产生逃逸电子，产生消极作用。外加磁扰动仅对抑制逃逸电子起作用，对热沉积和电磁力的缓解没有明显的作用。而MGI可以同时有效缓解热沉积、晕电流，以及抑制部分逃逸电子，因此它是极具研究意义的破裂缓解手段之一。如果要完全抑制逃逸电子，需向装置中注入约为等离子体几百倍的原子。这相当于对真空系统以及部分诊断系统提出了更高的要求。如何提高杂质气体与等离子体的混合效率以及将气体注入至等离子体芯部是MGI实验中的关键的研究课题。由此可知，研究MGI实验中冷前锋传播机制

5、对实现上述目的具有非常重要的意义。各个实验中均发现气体注入深度受到一定的限制，几个装置上的实验表明注入的气体仅穿透到q＝2面附近，无法达到等离子体芯部。有效的穿透是实现破裂缓解的关键。如果气体可以注入到等离子体芯部，适量的气体注入就可以实现逃逸抑制，从而减少MGI方案中气体的注入量。因此，有必要研究气体形成的冷前锋传播过程及其与q＝2面的相互作用，探索优化混和效率以及注入深度。在J-TEXT实验装置上，我们利用大量气体注入系统向装置内注气，完成等离子体的快速关断。同时利用高速相机拍摄记录整个关断过程。通过对实验结果进行分析，找出影响冷前锋传播的主要因素。实验结果表明，无

6、论是从装置的顶部还是底部注入气体，所形成的冷前锋总是沿着高场侧飞行，最终停留在q=2面附近。然而，对于今后ITER的MGI实验来说，目前的充气系统并不适合。因ITER上发生的破裂伴随的能量巨大，故相应的注气系统也必须提供更大的注气量和更高的注气效率。因此有必要改进充气系统，提高气体注入效率。关键词：破裂大量气体注入系统高速相机冷前锋I华中科技大学硕士学位论文AbstractForavoidingthenegativeinfluenceonallthemajordisruption,pelletinjection,massivegasinjection(MGI)andex

7、ternalmagneticperturbation(EMP)arethemainmeans.Thepelletinjectioncanreducetheheatdepositionandtheelectromagneticforce,butwillleadtorunawayelectronsgeneration.Theexternalmagneticperturbationplaysaroleoninhibitionofrunawayelectrons,buthasnoobviouseffectonreducingthethermald