偏濾器邊界層等離子體的基本行為研究(共18張PPT)

偏濾器邊界層等離子體的基本行為研究報告人：汪惠乾指導(dǎo)老師：郭后揚(yáng)研究員羅廣南研究員徐國盛副研究員第1頁，共18頁。內(nèi)容摘要偏濾器及其位形偏濾器基本等離子體狀態(tài)偏濾器位形邊界流及湍流未來研究方向第2頁，共18頁。內(nèi)容摘要偏濾器及其位形偏濾器基本等離子體狀態(tài)偏濾器位形邊界流及湍流未來研究方向第3頁，共18頁。偏濾器基本概念偏濾器位形的產(chǎn)生：通過在一個附加的環(huán)形導(dǎo)體中施加和等離子體電流同向的電流，主動產(chǎn)生分離面，將等離子體與壁分離開偏濾器最重要的作用在于把等離子與固體表面強(qiáng)烈相互作用的區(qū)域移置于遠(yuǎn)離主要約束等離子體的區(qū)域，即偏濾器之內(nèi)基本功能：1、較寬的分散橫越擴(kuò)散出來的能量和動量2、屏蔽等離子體與相互作用壁產(chǎn)生的雜質(zhì)3、減少和排除雜質(zhì)，提高等離子體約束性能4、抽氣，將燃料和氦灰通過泵抽出

第4頁，共18頁。單零和雙零角向偏濾器是目前最常用的偏濾器位形ITEREASTSNDN第5頁，共18頁。偏濾器位形掃描實驗：三種位形下中平面參數(shù)基本不變靶板上接收的離子通量明顯的改變偏濾器靶板上的飽和粒子流EAST上在同一次放電過程中直接實現(xiàn)各種不同偏濾器位形的演變過程中平面基本參數(shù)drSeparatrix上單零雙零下單零第6頁，共18頁。內(nèi)容摘要偏濾器及其位形偏濾器基本等離子體狀態(tài)偏濾器位形邊界流及湍流未來研究方向第7頁，共18頁。Fusion39779-930偏濾器位形下上下游對比研究，尤其是在熱導(dǎo)限制狀態(tài)及脫靶狀態(tài)下，上、下游等離子體之間的關(guān)系。由ExB及BxB的角向不對稱性引起，對偏濾器內(nèi)外不對稱性產(chǎn)生重要的影響下偏濾器完全脫靶，上偏濾器部分脫靶偏濾器位形邊界流及湍流跨越磁場的經(jīng)典粒子漂移：偏濾器位形邊界流及湍流EAST上在同一次放電過程中直接實現(xiàn)各種不同偏濾器位形的演變過程羅廣南研究員EAST上在同一次放電過程中直接實現(xiàn)各種不同偏濾器位形的演變過程偏濾器基本等離子體狀態(tài)邊界等離子體輸運(yùn)具有湍流性質(zhì)，往往呈現(xiàn)非持續(xù)的宏觀現(xiàn)象，如blobs及ELMs.單零和雙零角向偏濾器是目前最常用的偏濾器位形偏濾器基本等離子體狀態(tài)鞘層限制狀態(tài)：邊界等離子體的行為由靶板表面的鞘層所決定，熱傳導(dǎo)很小，靶板溫度高、密度低熱導(dǎo)限制狀態(tài)：邊界層性質(zhì)由沿磁場熱傳導(dǎo)所決定，中性粒子再循環(huán)，電離，及等離子體流等主要發(fā)生在接近靶板的極小區(qū)域。靶板溫度低，密度高，粒子流、熱通量較高脫靶等離子體狀態(tài)：等離子體‘托’離靶板,可以有效地降低靶板表面的熱流,減少靶板材料的損傷,溶化等，但完全脫靶并不利于氦灰的排出。第8頁，共18頁。偏濾器基本等離子體狀態(tài)密度爬升實驗：下偏濾器完全脫靶，上偏濾器部分脫靶上下游基本參數(shù)比較第9頁，共18頁。偏濾器基本等離子體狀態(tài)密度爬升實驗：下偏濾器完全脫靶，上偏濾器部分脫靶上下游基本參數(shù)比較但是，熱導(dǎo)限制狀態(tài)，尤其是脫靶狀態(tài)下，上、下游等離子體的關(guān)系至今尚未在EAST上開展研究。第10頁，共18頁。平行磁場的P-S流：1、較寬的分散橫越擴(kuò)散出來的能量和動量由ExB及BxB的角向不對稱性引起，對偏濾器內(nèi)外不對稱性產(chǎn)生重要的影響實驗參數(shù)的ESELcode模擬結(jié)果指導(dǎo)老師：郭后揚(yáng)研究員Fusion,36,563-569Stangeby,1997,PlasmaPhys.偏濾器位形邊界流及湍流2、屏蔽等離子體與相互作用壁產(chǎn)生的雜質(zhì)邊界層流，運(yùn)用ESEL模擬程序?qū)lob和ELM行為進(jìn)一步研究正場（normaltoroidalfield）Hutchinsonetal,1996,PlasmaPhys.EAST上在同一次放電過程中直接實現(xiàn)各種不同偏濾器位形的演變過程Fusion39779-930實驗參數(shù)的ESELcode模擬結(jié)果內(nèi)容摘要偏濾器及其位形偏濾器基本等離子體狀態(tài)偏濾器位形邊界流及湍流未來研究方向第11頁，共18頁。刮削層流正場（normaltoroidalfield）反場（reversaltoroidalfield）跨越磁場的經(jīng)典粒子漂移：電場漂移：B及曲率漂移：2.平行磁場的P-S流：由ExB及BxB的角向不對稱性引起，對偏濾器內(nèi)外不對稱性產(chǎn)生重要的影響第12頁，共18頁。偏濾器位形邊界湍流邊界等離子體輸運(yùn)具有湍流性質(zhì)，往往呈現(xiàn)非持續(xù)的宏觀現(xiàn)象，如blobs及ELMs.等離子體從nearSOL區(qū)域剝離，以平行磁場的絲狀體形式沿磁場方向伸展，但垂直磁場方向具有有限的寬度在Blob中導(dǎo)致電荷分離，產(chǎn)生電場EXB驅(qū)動Blobs沿徑向向外運(yùn)動。第13頁，共18頁。實驗參數(shù)的ESEL

code模擬

結(jié)果偏濾器位形邊界湍流第14頁，共18頁。內(nèi)容摘要偏濾器及其位形偏濾器基本等離子體狀態(tài)偏濾器位形邊界流及湍流未來研究方向第15頁，共18頁。未來研究方向繼續(xù)開展L模和H模偏濾器基本行為研究偏濾器位形下上下游對比研究，尤其是在熱導(dǎo)限制狀態(tài)及脫靶狀態(tài)下，上、下游等離子體之間的關(guān)系。邊界層流，運(yùn)用ESEL模擬程序?qū)lob和ELM行為進(jìn)一步研究第16頁，共18頁。參考文獻(xiàn)C.S.Pitcher,P.C.Stangeby,1997,PlasmaPhys.Control.Fusion39779-930

etal,1994,PlasmaPhys.Control.Fusion361853-1864I.H.Hutchinsonetal,1996,PlasmaPhys.Control.Fusion38A301–A309A.V.Chankin,W.Kerner,1996,

Nucl.

Fusion,36,563-569P.C.Stangeby,ThePla