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高约束模式下 MHD 不稳定性的实验研究

中科院等离子体物理研究所 2011 级博士开题报告. 高约束模式下 MHD 不稳定性的实验研究. 报告人：徐立清（ lqxu@ipp.ac.cn ） 导 师：胡立群 研究员 2011.12.05. 提纲. 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献. 提纲. 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献. MHD 不稳定性的角色. MHD 扮演的角色：芯部输运（如锯齿、 1/1 模、 3/2 模 etc ）、边界输运（ ELM ）及高能粒子输运

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高约束模式下 MHD 不稳定性的实验研究

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Presentation Transcript

  1. 中科院等离子体物理研究所2011级博士开题报告中科院等离子体物理研究所2011级博士开题报告 高约束模式下MHD不稳定性的实验研究 报告人：徐立清（lqxu@ipp.ac.cn） 导 师：胡立群 研究员 2011.12.05

  2. 提纲 • 研究的物理背景 • 研究的现状 • 主要依赖的诊断系统 • 分析方法 • 研究的内容及工作计划 • 主要参考文献

  3. 提纲 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献

  4. MHD不稳定性的角色 • MHD扮演的角色：芯部输运（如锯齿、1/1模、3/2模etc）、边界输运（ELM）及高能粒子输运 • 主要关心的MHD不 稳定模式有m/n=2/1 的外扭曲模，和m/n =1/1的锯齿模。

  5. 扭曲和撕裂的物理图像_1

  6. 扭曲和撕裂的物理图像_2

  7. 提纲 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献

  8. 锯齿模的研究现状 • 相同q 值的两个临近有理磁面上的撕裂模可能发生耦合，相互驱动激发的双撕裂模会引起离轴的“锯齿崩塌” • 锯齿崩塌利于芯部的杂质的排除，避免破裂，锯齿模也很可能与“内部输运垒”有关 • 锯齿崩塌过程中存在着高阶的谐波分量（2/2,3/3）模，在q=1面附近形成随机带

  9. 2/1外扭曲模的研究现状 • 导体壁的有限电阻效应会使（2, 1）外扭曲模部分解稳，导致缓慢增长的电阻壁模 • 锯齿模崩塌的环耦合效应会为（2, 1）模提供种子磁岛，激发新经典撕裂模 • 快粒子会激发（2, 1）模振荡，产生“类鱼骨模”

  10. 提纲 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献

  11. 主要依赖的诊断系统 • 软X射线辐射（SXR）诊断 空间分辨率在1.7~2.1cm之间，目前在EAST上有3个阵列，通过反演可得到磁面的空间结构。 • 磁探针诊断（Mirnov 线圈） 判断MHD主要的诊断，用来直接的观测磁扰动 • 电子回旋辐射（ECE）诊断 单电子的同步辐射与回旋辐射功率的接收

  12. 提纲 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献

  13. 时间演化分析方法 • 频谱分析方法 傅里叶变换（fft 和stft） 小波分析方法 • 软X射线反演来观察磁面随时间的变化

  14. 空间结构的分析方法_1 FFT来确定扰动的模数 SVD来确定扰动的模数 基于Tokamak磁场的哈密顿原理模拟获 得的模的空间结构投影——庞加莱截面

  15. 空间结构的分析方法_2 结合SVD方法和软X射线的反演方法来获得复杂的耦合模的空间模式结构

  16. 提纲 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献

  17. 研究的内容及工作计划_1 • 双撕裂模会引起离轴的“锯齿崩塌”的相关研究(“annular crash.”)

  18. 研究的内容及工作计划_2 • 纯增长的锯齿的崩塌相关机理研究。FTU上观测到，他们认为是磁重联的非线性过程由半碰撞到无碰撞过度，进而重联加速，导致锯齿的快崩塌，并且逆磁效应在模的线性过程中起很大的作用，逆磁效应会阻碍模的增长。 • T7上也观察到了纯增长的锯齿的崩塌，崩塌过程和FTU上的类似。

  19. 研究的内容及工作计划_3 • 关于锯齿崩塌后，重联过程仍未结束，锯齿模在崩塌后仍幸存方面的调研和研究。 • 锯齿后兆不论T7和EAST都由观察到。

  20. 研究的内容及工作计划_4 • 快粒子激发的（1,1）“鱼骨模”，快粒子会激发（2, 1）模振荡等相关研究。快粒子与 MHD 模式的相互作用（在随机场下），来缓解破裂方面研究。 • 在EAST高约束模式运行条件下，TM（NTM）和ELM相关方面的研究。 • 在EAST高约束模式运行条件下，误差场及（2,1）模（锁模）和破裂等相关研究。 • 发展MHD方面的数值计算和解释程序。

  21. 研究的内容及工作计划_5 • 高约束模式运行下的锯齿模相关仍是研究的重点。同时关注各种模的相互作用及和边界的相互作用。 • 锯齿模崩塌的环耦合效应会为（2, 1）模提供种子磁岛，激发新经典撕裂模。 (a)m/n=2/1 新经典撕裂模的SXR 信号 (b) 锯齿模SXR 的时间演化

  22. 提纲 研究的物理背景 研究的现状 主要依赖的诊断系统 分析方法 研究的内容及工作计划 主要参考文献

  23. 主要参考文献 • [1] Harold P.Furth Phys.Fluids 6(1963) • [2] Xiaogang Wang Phys. Plasmas 2(1995) • [3]V.Igochine et al Nucl.Fusion 46(2006) 741-751 • [4]V.Igochine et al Nucl.Fusion 47(2007) 23-32 • [5] P Buratti et al Plasma Phys. Control. Fusion 45 (2003) L9–L16 • [6] Z. Chang et al Phys. Rev. Lett. 77(1996) 3553 • [7] Youwen Sun et al Plasma Phys. Control. Fusion 51 (2009) 065001 • [8] M Anton et al Plasma Phys. Control. Fusion 38 (1996) 1849–1878 • [9] Masaaki Yamada et al Rev.Mod.Phys 82(2010) 603 • [10] R.J.HASTIE Astrophysics and Space Science 256(1998) 177-204 • [11] F.porcell et al Plasma Phys. Control. Fusion 38 (1996) 2163-2186 • [12] H zohm Phys. Control. Fusion 38 (1996) 105-128 • [13]J.T.Scoville et al Nucl.Fusion 31(1991) • [14]F.porcell Plasma Phys. Control. Fusion 33(1991) • [15]W.W.Heidbrink et al Phys. Plasmas 6 (1998) • [16] W.park et al Phys.Fluids 27(1984) • [17]Tetsuya Sato et al Phys.Fluids 22(1979) • [18] P.H.Retherford Phys.Fluids 16(1973) • [19]S.S.Abdullaev Nucl.Fusion 44(2004) S12-S27 • [20]Erzhong Li et al Phys. Plasmas 18 092501 (2011)

  24. 谢谢大家

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