Аномальный перенос и мелкомасштабная турбулентность в токамаке

• Автор: Вершков, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 292 с. : ил.

Оглавление
1. Введение
1.1. Важность проблемы контроля накопления примесей и аномального переноса в токамаке

1.2. Постановка задачи исследования процессов переноса и турбулентности плазмы

1.3. Выносимые на защиту результаты, содержащие научную новизну

1.4. Личное участие соискателя

1.5. Практическая ценность полученных результатов

1.6. Апробация работы и публикации

1.7. Структура диссертации

2. Обзор теоретических представлении о переносе плазмы, примесей и турбулентности

2.1. Обзор теоретических представлений о переносе плазмы и примесей

2.1.1. Обзор неоклассической теории переноса плазмы
2.1.2. Обзор неоклассической теории переноса примесей
2.1.3. Развитие теории переноса плазмы и примесей в турбулентной плазме
2.1.4. Теоретические представления о переносе плазмы связанными с флуктуациями магнитного поля
2.1.5. Использование эмпирических экстраполяций параметров плазмы для предсказания характеристик плазмы в будущих установках
2.2. Обзор теоретических представлений о турбулентности плазмы
2.2.1. Теоретические представления о турбулентности плазмы
2.2.2. Развитие компьютерных кодов для определения инкрементов нарастания неустойчивостей и оценок переноса энергии и частиц
3. Развитие методов изучения переноса компонент плазмы, мелкомасштабной турбулентности и основные
экспериментальные результаты
3.1. Методы изучения диффузии многозарядных примесей
3.2. Корпускулярный метод изучения диффузии основных ионов
3.3. Исследования диффузии различных компонент плазмы на установке ТРТИ
3.4. Методы изучения переноса электронной компоненты плазмы
3.4.1. Измерение времени удержания плазмы по времени распада
3.4.2. Методика инжекции дейтерисвых пеллст
3.4.3. Методика однократного напуска
3.4.4. Методика многократного периодического напуска
3.5. Результаты первого этапа исследований переноса ионной и электронной компонент плазмы в режимах с омическим и дополнительным нагревом
3.6. Основные экспериментальные диагностики для изучения структуры мелкомасштабной турбулентности
3.6.1. Применение метода многоштырькового Ленгмюровского зонда для диагностики турбулентности на периферии плазмы
3.6.2. Развитие метода корреляционной рефлектометрии на Т-10. РТииТЕХПЖ
3.7. Результаты изучения структуры турбулентности
3.7.1. Спектральный состав турбулентности в различных областях плазмы
3.7.2. Периферийные стохастические низкочастотные колебания
3.7.3. Широкополосные колебания
3.7.4. Квазикогерентные колебания

3.7.5. Центральныенизкочастотные колебания в области 0-50 кГц
3.7.6. Колебания в области частот 15-30 кГц
3.7.7. Вращение турбулентности в различных режимах
3.7.8. Сравнение характеристик турбулентности на наружнем и внутреннем обходах в ОН и ЭЦН разрядах
3.7.9. Исследование тороидальных корреляций флуктуаций плотности вдоль магнитно-силовых линий
3.8. Характеристики турбулентности в различных режимах токамака
3.8.1. Сравнение характеристик турбулентности в омических режимах с различным профилем электронной плотности
3.8.2. Зависимость амплитуды и спектрального состава турбулентности от плотности плазмы в омических и ЭЦРН разрядах
3.8.3. Поведение турбулентности в транспортных барьерах
3.8.4. Поведение турбулентности при быстрых изменениях режима
3.8.5. Статистические характеристики турбулентности
3.8.6. Основные экспериментальные характеристики
турбулентности
4. Корреляция переноса различных компонент плазмы с параметрами разряда и характеристиками
турбулентности
4.1. Связь режимов с различным удержанием примесей с условиями
разряда и типом турбулентности
4.2. Результаты изучения диффузии плазмы
4.3. Уменьшения концентрации примесей при центральном ЭЦ
нагреве

теплопроводности электронов и ионной диффузии может явиться указанием либо на тип турбулентности (ИТГ/ЫЗЭ), либо на наличие у электронов специфического канала потерь, связанных с разрушением магнитных поверхностей. Такое сравнение также вызывает большой интерес для объяснения причины деградации удержания энергии при малых и высоких плотностях. Поэтому развитие методов изучения переноса различных компонент плазмы явилось одним из важных направлений исследований. Кроме того, естественным расширением исследований стало развитие методов диагностики турбулентности плазмы. Исторически, исследования начались в начале 70-х на Т-4 с развития диагностики поведения примесей рентгеновскими методами [21], однако уже в 1977 [89] году были проведены эксперименты по диффузии основных ионов активным корпускулярным методом. Комплексный подход к изучению нескольких компонент плазмы также отчетливо проявился в экспериментах на ТРТЯ в 1986 г. [90,91,92], где в одном эксперименте проводилось исследование переноса многозарядных примесей, водородных ионов, электронной компоненты плазмы, и времени удержания энергии. В современных экспериментах на Т-10, такие исследования уже включали также и диагностику измерения характеристик турбулентности.
Стационарные и динамические методы исследования переноса компонент плазмы.
Традиционным методом определения переноса являются стационарные методы, которые используют уравнение баланса энергии или частиц. Неоспоримым достоинством этого подхода является то, что измерения происходят в стационарных условиях без возмущения плазмы. Однако из одного уравнения баланса можно определить только один неизвестный параметр. Это легко осуществимо, если известно из дополнительных источников, что поток энергии или частиц пропорционален только градиенту. В этом случае, решая уравнение баланса при известном источнике, можно получить радиальное распределение коэффициентов теплопроводности или