磁约束聚变装置中离子回旋波和中性束注入联合加热的协同效应研究
批准号:
12075114
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
龚学余
依托单位:
学科分类:
等离子体基本过程与特性
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
龚学余
中文摘要
单一辅助加热手段不足以满足聚变实验的需求,为提升国内磁约束聚变装置上的辅助加热效果,实现装置高参数高性能H模运行,本项目拟开展磁约束聚变装置中离子回旋波和中性束注入联合加热的协同效应研究。通过耦合离子回旋波全波方法、中性束模拟方法与(包含波扩散项和束离子慢化碰撞项)准线性Fokker-Planck方程,理论模拟研究联合加热协同效应的物理机制、产生条件、影响因素以及协同效应对加热效果、产生高能离子尾的作用。紧密联系实验,开展协同加热的优化研究,获得最大化正协同效应、提高辅助加热效率的优化方案和参数空间,为国内磁约束聚变磁置上实现更高效的辅助加热、更好的约束性能提供参考。
英文摘要
Single auxiliary heating method can’t meet all needs of the fusion experiments. In order to improve the auxiliary heating effect in magnetic confined fusion devices and realize the high-parameter and high-performance H-mode operation,a theoretical simulation study on synergistic effect of ICRF and NBI combined heating will be carried out in this project. By coupling ion cyclotron full-wave method, neutral beam simulation method and quasi-linear Fokker-Planck equation,the physical mechanism of the synergy effect will be theoretically analyzed,and the role of the synergistic effect on improving heating efficiency and the conditions of synergies will be investigated, the key factors will be found. The optimal methods and parameters for maximizing positive synergy effects,increasing heating efficiency will be obtained through optimization,which will provide a reference to achieve more efficient auxiliary heating and better energy confined performance in magnetic confined fusion devices.
结合EAST托卡马克上的波束联合加热实验,综合运用输运程序 TRANSP 和导心轨道程序ORBIT 对离子回旋波和中性束注入联合加热的协同效应开展系统的理论模拟研究,深入分析协同效应的复杂机制和物理过程,获得利用协同效应提高辅助加热效率,改善约束性能的优化方案, 模拟结果EAST上常规的 D-(H)-DNBI 联合加热方案下,协同效应有:目标等离子体的离子和电子温度升高了,同时等离子体储能也增加了;超过 80%的离子回旋波功率被 H 少数离子吸收了,而D 束离子只吸收了约 5%,但注入的氘束离子(~55keV)在二次谐波加速下可以变为更高能(~200 keV)的快离子;在射频波-束离子的相互作用下,D 束快离子的分布发生了改变,其螺距角值 λ 变小,且较高能(E≈100–150 keV)快离子的 λ 约为 0.4–0.6;此外,氘束快离子密度增加了,并且在径向上有所展宽,且这些快离子的慢化时间得到延长;另外,目标等离子体的中子产额明显提高,其中束靶反应主导了中子的产生过程;氘束快离子在压力变高的同时,其在垂直方向上的极向比压也随之增高,这使得束离子吸收了更多的波功率,因而其沉积到背景粒子上的能量更多;而被加速了的氘束离子带来了额外的功率损失,尤其是电荷交换损失和穿透损失。
托卡马克边缘等离子体密度涨落对低混杂波电流驱动影响的理论研究
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批准号:11675073
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2016
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负责人:龚学余
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依托单位:
电子回旋波抑制托卡马克装置撕裂模不稳定性的理论研究
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批准号:11375085
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项目类别:面上项目
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资助金额:88.0万元
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批准年份:2013
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克中电子回旋波和快波联合非感应电流驱动的理论研究
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批准号:11075073
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项目类别:面上项目
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资助金额:46.0万元
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批准年份:2010
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克中中性束注入加热下的自举电流研究
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批准号:10775066
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2007
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克中的快波电流驱动
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批准号:10475039
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项目类别:面上项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2004
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克的非感应电流驱动
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批准号:10275032
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项目类别:面上项目
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资助金额:12.0万元
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批准年份:2002
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克中的自举电流
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批准号:19875083
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项目类别:面上项目
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资助金额:6.5万元
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批准年份:1998
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负责人:龚学余
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依托单位:
国内基金
海外基金