Быстрые транспортные процессы и краевые эффекты в плазме стелларатора Л-2М

• Автор: Васильков, Дмитрий Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Содержание:
Введение

Глава 1. Основы удержания плазмы в стеллараторах

1.1. Поперечный перенос в стеллараторах

1.2. Переходы в режим с улучшенным удержанием

1.3. Магнитогидродинамические неустойчивости в стеллараторах

1.3.1. Идеальные МГД-моды

1.3.2. Резистивные моды

1.4. Дрейфовые неустойчивости в стеллараторах

1.4.1. Ионные и электронные температурно-градиентные неустойчивости

1.4.2. Другие возможные неустойчивости

1.5. Обращенный турбулентный поток
1.6. Зональные потоки и геодезические-акустические моды
Глава 2. Эксперимент и диагностика
2.1. Экспериментальная установка Л-2М
2.2. Теоретическая модель удержания плазмы
2.3. Диагностическая система установки Л-2М
2.3.1. Комбинированная диамагнитная диагностика
2.3.2. Магнитные зонды
2.3.3. Ленгмюровские зонды
2.4. Энергобаланс плазмы в эксперименте с ЭЦР-нагревом
2.5. Особенности удержания при высокой мощности нагрева
Глава 3. Свойства быстрых транспортных процессов
3.1. Изучение быстрого транспортного процесса с помощью интегральных диагностик
3.2. Область существования быстрых транспортных процессов
3.2.1. Процессы на стационарной стадии разряда
3.2.2. Процессы на стадии развития разряда
3.3. Слоистая структура края плазменного шнура
3.4. Особенности локального турбулентного потока
3.4.1. Обращенный турбулентный поток
3.4.2. Частотная и радиальная структура турбулентного потока
3.5. Выводы главы

Глава 4. Исследования корреляций между зондами
4.1. Особенности электромагнитных сигналов
4.2. Корреляция между магнитными и электростатическими зондами
4.3. Низкочастотные электромагнитные возмущения
4.3.1. Дальние пространственные корреляции
4.3.2. Структуры с низкими частотами
4.3.3. Структуры со сверхнизкими частотами
4.4. Фазовый сдвиг в краевой турбулентности
4.5. Выводы главы
Общие выводы и заключение
Благодарности
Литература

Введение
В настоящее время в связи с сооружением Международного термоядерного экспериментального реактора (проект ITER) [1] весьма актуальными являются вопросы о свойствах плазмы, находящийся в режиме улучшенного удержания энергии и частиц (Н-режим), а также процессов, приводящих к подобному режиму (L-H-переходы). Проект ITER разработан на основе токамака, однако также рассматриваются и альтернативные международные проекты, как, например, на основе стелларатора [2]. Стеллараторы по сравнению с токамаками обладают рядом существенных преимуществ - возможностью достижения больших значений плотности, стационарной работой, отсутствием срывов. Таким образом, изучение процессов, приводящих к улучшению удержания в стеллараторах, является весьма актуальной темой.
Переход в режим с улучшенным удержанием впервые обнаружен в токамаке ASDEX [3]. Он сопровождается ростом энергии и средней плотности плазмы, падением интенсивности излучения из плазмы и флуктуаций, а также образованием на краю плазмы транспортного барьера. Для стеллараторов подобный режим впервые обнаружен в экспериментах на установке W7-AS [4]. Впоследствии в большинстве токамаков и стеллараторов были получены режимы с улучшенным удержанием, зачастую существенно отличающиеся друг от друга. Появились теоретические модели, анализирующие возможный физический механизм L-H перехода [5].
Впоследствии было показано, что существенный рост эиерпш плазмы характерен для экспериментов с большим значением параметра у? (то есть отношения газокинетического давления плазмы к давлению магнитного поля) [6]. Для плазмы малого давления роста энергии не наблюдается, и улучшение удержания идентифицируется лишь по увеличению плотности плазмы и уменьшению уровня флуктуаций [7].
В данной работе представлено изучение эффекта, занимающего промежуточное значение между данными двумя случаями - в эксперименте наблюдается небольшой рост энергии плазмы, параметры плазмы в центральной области плазмы меняются мало, и резкие изменения наблюдаются на краю плазмы, где возможно изучение структуры плазмы с помощью зондов. При данном процессе существенно изменяются свойства турбулентности в краевой области плазмы. Таким образом, данная работа позволяет восполнить пробел в исследованиях.
В настоящее время считается общепринятым, что на краю плазмы доминирует аномальный (турбулентный) перенос. Подробное изучение краевой турбулентности может помочь понять природу L-H перехода. Были найдены схожие характеристики структуры

Х(Н>» 59135 8-12-2004 14:29:50 гего 59133
Рис.4. Временная эволюция основных параметров плазменного импульса при ЭЦР - нагреве.
а) ВО - тороидальное магнитное поле на оси системы. есгЫ - мощность ЭЦР-нагрева.
б) На, В4, СЗ - спектральные линии соответственно На, В4, СЗ.
в) <1у2/ё1 - производная диамагнитного сигнала.
W2 - энергия плазмы, определенная методом диамагнитных измерений,
г) рвАШ 1 - энергия плазмы, определенная методом измерения полей токов Пфирша-Шлютера,
д) пе - средняя электронная плотность, измеренная с помощью 2-мм интерферометра,
е) Те76 и Те78 - электронная температура, определенная методом измерения электронноциклотронного излучения соответственно на частотах 76 и 78 ГТц.