Перенос тепла в плазме токамака в переходных процессах при ЭЦР нагреве

• Автор: Андреев, Валерий Филиппович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 298 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЧИСЛЕННЫЕ АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ В ПЛАЗМЕ ТОКАМАКА

§1. Общие вопросы построения градиентных алгоритмов для решения

обратных задач теплообмена

§2. Обратная задача восстановления коэффициентов переноса и правых

частей для уравнений транспортной модели

§3. Алгоритм решения обратной задачи для уравнения

теплопроводности

§4. Численная реализация градиентного алгоритма при решении

обратных задач для уравнения теплопроводности

§5. Учет эволюции равновесия плазмы с некруглым поперечным сечением при решении обратной задачи для системы транспортных
уравнений
Выводы
ГЛАВА II. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕНОСА, ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛА И ЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ ТОКАМАКА ИЗ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ
§1. Исследование единственности решения обратной задачи для
восстановления коэффициентов переноса в плазме токамака
§2. Восстановление коэффициентов переноса и источников нагрева в плазме токамака из анализа переходного процесса после включения/отключения ЭЦР нагрева

§3. Вычисление коэффициента теплопроводности, скорости конвективного переноса и коэффициента электропроводности для
системы транспортных уравнений
§4. Восстановление коэффициента диффузии и скорости пинчевания
частиц при импульсном напуске газа в токамаке Т-
Выводы
ГЛАВА III. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПОСЛЕ ВКЛЮЧЕНИЯ/ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЦР НАГРЕВА
§ 1. Математическая модель для описания переходного процесса после
включения/отключения ЭЦР нагрева в токамаке
§2. Численное исследование точности восстановления профиля ЭЦРН
и коэффициентов переноса из решения обратных задач
§3. Восстановление профиля ЭЦР мощности и коэффициентов
переноса по эволюции мягкого рентгеновского излучения
§4. Анализ переходного процесса после отключения ЭЦРН на основе
локальной и нелокальной модели коэффициентов переноса
Выводы
ГЛАВА IV. АНОМАЛЬНО БЫСТРОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА В ПЕРЕХОДНОМ ПРОЦЕССЕ ПОСЛЕ ВКЛЮЧЕНИЯ/ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЦРН §1. Скачок коэффициентов переноса после включения/отключения
нецентрального ЭЦР нагрева на токамаках Т-10, TEXTOR и ASDEX
Upgrade
§2. Скачок потока тепла после включения центрального ЭЦР нагрева
на токамаке Т-
§3. Самосогласованный профиль ■ давления и аномально быстрое
изменение переноса тепла после включения/отключения ЭЦРН
§4. Модель “песочной кучи” для описания аномально быстрого
переноса тепла после включения ЭЦР нагрева в токамаке Т-
Выводы
ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИИ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ВНУТРЕННЕГО ТРАНСПОРНОГО БАРЬЕРА В ПЛАЗМЕ ТОКАМАКА
§1. Улучшение удержания в центре плазмы после отключения
нецентрального ЭЦР нагрева на токамаках Т-10 и ТЕХТСЖ
§2. Оптимизация условий формирования электронного внутреннего
транспортного барьера на токамаке Т-
§3. Вычисление коэффициента теплопроводности в зоне ВТБ после
включения дополнительного ЭЦР нагрева на Т-
§4. Связь между электронным ВТБ и самосогласованным профилем
давления плазмы в токамаке
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В ранних экспериментах по изучению ВТБ использовалась нейтральная инжекция (№31), которая вносит угловой момент вращения в плазму, и, поэтому, Фактор 3 был принят, как общий для объяснения этого феномена. Однако в более поздних экспериментах при нижнем гибридном нагреве и с ЭЦР нагревом было показано, что ВТБ формируется и без внесения в плазму углового момента вращения. Хотя большое локальное электрическое поле Ег и наблюдалось в зоне барьера, однако нельзя однозначно утверждать, что именно оно является истинной причиной формирования ВТБ [163].
Существование отрицательного магнитного шира 5 в центральной области плазмы также не является необходимым условием для формирования ВТБ. Многие эксперименты показали, что ВТБ может возникать и при положительном магнитном шире 5 в центральной зоне плазмы. Однако при этом зона положительного, но маленького магнитного шира 5 должна находиться вблизи рациональной поверхности.
Возникает вопрос, можно ли утверждать, что это условие является необходимым? Или может быть все три фактора взаимосвязаны и ответственны за формирование ВТБ и каждый влияет на другой фактор? Для прояснения данной ситуации, необходимы эксперименты, в которых удается сформировать ВТБ, варьируя только профиль запаса устойчивости <у(г) без изменения вкладываемой мощности нагрева.
Первоначально изучение роли профиля запаса устойчивости ^(г) на формирование электронного ВТБ проводилась в экспериментах с быстрым подъемом тока при ЭЦР нагреве в токамаке Т-10 [147]. Было показано, что в зависимости от места вклада ЭЦР мощности относительно поверхности q=l, можно получить режимы или только с ВТБ или только с Н-модой или режимы, в которых одновременно присутствуют ВТБ и Н-мода. При этом профиль запаса устойчивости q{r) и величина производной <1д!с1г вблизи рациональной поверхности являются важными факторами, влияющими на формирование электронного ВТБ. Даже небольшие изменения в профиле д(г) эффективно влияют на образование ВТБ, если соответствующий профиль запаса устойчивости q{r) при этом был сформирован.