Исследование неоднородности полоидального вращения плазмы в окрестности развития МГД неустойчивости
ВВЕДЕНИЕ
Одной из важнейших проблем человечества на данный момент является ограниченность запасов ископаемых ресурсов – нефти и газа, используемых для получения энергии. Для того, чтобы найти выход из данной ситуации необходимо перейти к использованию альтернативных источников энергии. Одним из многообещающих решений является термоядерный управляемый синтез, обладающий рядом преимуществ, например, запасы дейтерия, используемого в качестве топлива почти неограниченны, а процесс получения энергии оказывается менее токсичен чем в атомной энергетике с незамкнутым ядерным циклом. К недостаткам термоядерного синтеза стоит отнести радиационное загрязнение первой стенки ректора, методы замены которой все еще разрабатываются, а также сложность длительного удержания термоядерной плазмы.Основной сложностью термоядерного синтеза является удержание горячей и плотной плазмы достаточное время для того, чтобы полученная термоядерная энергия оказалась выше затраченной.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛОИДАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ ПЛАЗМЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1. Влияние шира полоидального вращение на турбулентность
2. СВЧ методы измерения скорости полоидального вращение
2.1. Допплеровская рефлектометрия
2.2. Допплеровское усиленное рассеяние
2.3. Корреляционное усиленное допплеровское рассеяние
3. Неоклассическая тиринг мода (НТМ)
4. Наблюдение колебаний допплеровского сдвига на частоте МГД-неустойчивости в токамаке ФТ-2
5. Возможные механизмы появления колебаний допплеровского сдвига
6. Выводы и постановка задач
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛОИДАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЕ И МГД ПАРАМЕТРОВ НА ТОКАМАКЕ ФТ-2
1 Особенности токамака ФТ-2
2 Параметры режимов
3. Геометрия эксперимента
4. Схемы детектирования сигнала усиленного рассеяния
4.1. Квадратурная схема
4.2. Корреляционная схема
5. Определение скорости полоидального вращения с помощью диагностики допплеровского усиленного рассеяния
5.1. Допплеровский сдвиг рассеянной обратно волны
5.2. Корреляционные измерения
5.3. Метод лучевых траекторий
6. Обработка измерений МГД зондов
7. Корреляционное исследование сигналов допплеровского сдвига и МГД зондов
8. Определение амплитуд колебаний сигнала допплеровского сдвига на частотах МГД и ГАМ с помощью спектрального подхода
9. Модель магнитных островов
10. Моделирование влияния острова на колебания сигнала допплеровского сдвига при вращении острова
Список литературы
Список литературы
Lawson J. D. Some criteria for a power producing thermonuclear reactor // Proc. Phys. Soc. Sect. B.–– 1957.–– 70.–– P. 6–10.
Hinton F. L., Hazeltine R. D. Theory of plasma transport in toroidal confinement systems // Rev. Mod. Phys.–– 1976.–– 48.–– P. 239–308.
Hirshman S. P., Sigmar D. J. Neoclassical transport of impurities in tokamak plasmas // Nucl. Fusion.–– 1981.–– 21.–– P. 1079–1201.
Schmitz L. The role of turbulence-flow interactions in L- to H-mode transition dynamics: Recent progress // Nucl. Fusion.–– 2017.–– 57.–– 025003.
Terry P. W. Suppression of turbulence and transport by sheared flow // Rev. Mod. Phys.–– 2000.–– 72.–– P. 109–165.
T. Estrada et al. Impact of magnetic island on plasma flow and turbulence in W-7X // Nucl. Fusion. –– 2021.–– 61.–– 096011
Groebner R. J., Burrell K. H., Seraydarian R. P. Role of edge electric field and poloidal rotation in the L-H transition // Phys. Rev. Lett.–– 1990. ––64.–– P. 3015–3018.
Ida K. et al. Edge electric-field profiles of H-mode plasmas in the JFT-2M tokamak // Phys. Rev. Lett.–– 1990.–– 65.–– P. 1364–1367.
Wagner F. et al. Regime of improved confinement and high beta in neutral-beam-heated divertor discharges of the ASDEX tokamak // Phys. Rev. Lett.–– 1982.–– 49.–– P. 1408–1412.
Itoh S. I., Itoh K. Model of L to H-mode transition in Tokamak // Phys. Rev. Lett.–– 1988.–– 60.–– P. 2276–2279.
Waltz R. E., Kerbel G. D., Milovich J. Toroidal gyro-Landau fluid model turbulence simulations in a nonlinear ballooning mode representation with radial modes // Phys. Plasmas.–– 1994. ––1.–– P. 2229–2244.
Hirsch M. et al. Doppler reflectometry for the investigation of propagating density perturbations // Plasma Phys. Control. Fusion.–– 2001.–– 43.–– P. 1641–1660.
Gurchenko A. D. et al. Spatial structure of the geodesic acoustic mode in the FT-2 tokamak by upper hybrid resonance Doppler backscattering // Plasma Phys. Control. Fusion.–– 2013.–– 55.––.085017
Не менее важным объектом, влияющим на удержание плазмы, являются магнитные острова, появляющиеся из-за малых возмущений магнитного поля вблизи рациональных магнитных поверхностей. С увеличением давления размеры острова увеличиваются, в этом смысле появление острова приводит к ограничению по плотности плазмы. Однако влияние острова может быть не только негативным. Образование внутренних транспортных барьеров, приводящих к улучшению удержания, наблюдается как раз вблизи рациональных магнитных поверхностей, где формируются островные структуры.В недавней работе на стеллараторе W-7X было исследовано [6] влияние магнитного острова с конфигурацией 5/5 на течение плазмы и турбулентность, с использованием диагностики допплеровской рефлектометрии. В результате сравнения неоклассического профиля скорости вращения с измеренным оказалось, что остров оказывает вклад во вращение, наибольшее влияние наблюдается на границах острова и отсутствует в центре. В данной работе исследуется влияние острова с конфигурацией 2/1 на полоидальное вращение плазмы в двух похожих омических режимах в водороде, с помощью диагностики усиленного рассеяния на токамаке ФТ-2 (Санкт-Петербург, ФТИ им. А. Ф. Иоффе).