east装置反剪切放电的数值模拟 reverse shear discharge simulation of east tokamak.pdfVIP

第 36 卷 第 3 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.36, No.3 2 0 1 6 年 9 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics Sep. 2016 文章编号：0254−6086(2016)03−0203−05 DOI: 10.16568/j.0254-6086.201603003 EAST 装置反剪切放电的数值模拟 1 1 2 牛兴平 ，张石定 ，吴 斌 (1. 安阳工学院数理学院，安阳 455000 ；2. 中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘 要：利用 TSC+LSC 程序对 EAST 装置反剪切位形进行了数值模拟，反剪切等离子体由偏轴分布的 LHCD 来维持，并做了一系列的模拟来研究辅助加热投入时间对等离子体参数的影响。依据这些模拟，提出了一个新的 控制安全因子分布的方案，这对托卡马克实验中的实时控制很有帮助。 关键词：模拟；反剪切；辅助加热 中图分类号：TL61+2 文献标识码：A 1 引言 EAST装置是一个非圆截面的全超导托卡马克 托卡马克等离子体在稳态条件下以先进模式 聚变实验装置，装置的实验目标是要实现长脉冲及 运行是聚变反应堆所必须的一个基本条件，反剪切 稳态运行，以及在稳态运行条件下改善约束，从而 运行模式具有较高的等离子体约束性能和较大的 为未来的先进聚变反应堆奠定工程技术和物理基 础[8] 。本文中所用到的EAST的主要参数为[9] ：R /a= 自举电流份额，被认为是最有吸引力的一种托卡马 0 1.78m/0.4m，I =1MA ，B =3.5T ，拉长比κ=1.8 ，三 克先进运行模式。在反剪切位形中，E ×B剪切流可 p T 以稳定微小的湍流，从而降低了中心区域的输运 角变形δ=0.4 。EAST装置有3个加热和电流驱动系 [1~6] 。反剪切还可以稳定MHD不稳定性，在q1的 统，即中性束注入系统(NBI) 、离子回旋波加热系 区域不会再有m/n=1/1的锯齿不稳定性，在s0的区 统(ICRH)和低杂波电流驱动(LHCD) ，其功率分别 域，理想MHD气球模被稳定了，也没有压力梯度的 为4MW 、3MW和3.5MW。 限制了，在长脉冲放电中限制β值的新经典撕裂模 也驱动不起来了[7] 。因此，通过控制等离子体电流 3 反剪切位形的模拟 分布从而控制安全因子分布特别是它的最小值的 在等离子体形成过程中，电流是逐渐由外向内 位置，对于改善稳态等离子体性能有着非常重要的 扩散的。在等离子体电流分布还没有完全形成抛物 作用。 线分布时(即内部的电流密度还比较小时) ，利用低 本文对EAST装置低杂波驱动电流形成反剪切 杂波产生离轴的驱动电流分布，这样就较容易在离 位形进行了数值模拟，研究了辅助加热加入的时间 轴区域形成比较陡峭的电流分布，产生反剪切的位 对等离子