EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

doi:10.16568/j.0254-6086.201802004

核聚变与等离子体物理 ›› 2018, Vol. 2 ›› Issue (2): 144-151.DOI: 10.16568/j.0254-6086.201802004

EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

韦维1，李妙辉2，王晓洁2

(1. 合肥工业大学，合肥 230009；2. 中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031)

收稿日期:2017-04-06 修回日期:2017-12-27 出版日期:2018-06-15 发布日期:2018-06-15
作者简介:韦维(1979-)，女，广西宜州人，博士，讲师，从事等离子体物理及射频波加热和电流驱动研究。
基金资助:
国家磁约束核聚变能发展研究专项(2015GB102000，2015GB102003)；国家自然科学基金(11305211，11675214， 11775259)；中央高校基本科研业务费专项(JZ2015HGBZ0472)

Numerical simulation and analysis of electron cyclotron resonance heating effect on EAST

WEI Wei1, LI Miao-hui2, WANG Xiao-jie2

(1. Hefei University of Technology, Hefei 230009; Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031)

Received:2017-04-06 Revised:2017-12-27 Online:2018-06-15 Published:2018-06-15

摘要/Abstract

摘要：

为了给EAST 电子回旋共振加热物理实验提供理论依据和模拟预测，从电子热输运方程出发，运用 CRONOS 输运程序对不同等离子体和波参数下，电子回旋加热效果进行了数值模拟计算。给出不同电子回旋波功率、入射角、电子密度和纵场等参数对电子回旋加热效果的影响，预测在不同参数下，电子温度、等离子体总内能和能量约束时间的变化，分析了其原因，并与实验结果进行了初步的比较。

关键词: EAST, 电子回旋共振加热, 数值模拟

Abstract:

In order to provide theoretical reference and predictions for relevant physical experiments of electron cyclotron resonance heating (ECRH) on EAST, based on the electron transport equation, some numerical simulations of heating effect of ECRH in different plasma and electron cyclotron wave (ECW) parameters were carried out by using CRONOS transport simulation code. The dependences of the heating effect on ECW power, injection angle, electron density and toroidal magnetic field are given. The electron temperature, total internal energy and energy confinement time for different parameters are predicted and analyzed. Finally, the preliminary comparisons of simulation results and experimental results are discussed.

Key words: EAST, Electron cyclotron resonance heating, Numerical simulation

中图分类号:

TL62+4

韦维1，李妙辉2，王晓洁2. EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析[J]. 核聚变与等离子体物理, 2018, 2(2): 144-151.

WEI Wei, LI Miao-hui, WANG Xiao-jie. Numerical simulation and analysis of electron cyclotron resonance heating effect on EAST[J]. NUCLEAR FUSION AND PLASMA PHYSICS, 2018, 2(2): 144-151.

参考文献

[1] Lennholm M, Agarici G, Bergerby G, et al. The ECRH/ECCD system on Tore Supra, a major step towards continuous operation[J]. Nucl. Fusion, 2003,43(11): 1458-1476.
[2] Giruzzi G, Lennholm M, Parkin A, et al. Objectives,physics requirements and conceptual design of an ECRH system for JET[J]. Nucl. Fusion, 2011, 51(6): 1359-1364.
[3] 饶军, 李波, 周俊, 等. HL-2A 装置2MW 电子回旋共振加热系统研制[J]. 核聚变与等离子体物理, 2009,29(4): 324-330.
[4] Brian L. Overview of ECRH experimental results[J].Plasma Phys. Contr. Fusion, 1998, 40(8): A119–A138.
[5] Xu H D, Wang X J, Liu F K, et al. Development and preliminary commissioning results of a long pulse 140GHz ECRH system on EAST tokamak (Invited)[J].Plasma Science and Technology, 2016, 18(4): 442?448.
[6] Wang X J, Liu F K, Shan J F, et al. Progress of high power and long pulse ECRH system in EAST[J]. Fusion Engineering and Design, 2015, 96–97: 181–186.
[7] Wu D J, Wang X J, Xu H D, et al. Polarization and mode control of EAST 140GHz ECRH&CD system[J]. Journal of Fusion Energy, 2014, 33(6): 634?639.
[8] 韦维, 丁伯江, 张新军, 等. EAST 装置ECRH 系统天线参数的优化计算[J]. 核聚变与等离子体物理, 2013,33(2): 147-154.
[9] Artaud J F, Basiuk V, Imbeaux F, et al. The CRONOS suite of codes for integrated tokamak modeling[J]. Nucl. Fusion, 2010, 50(4): 043001.
[10] Hinton F L, Hazeltine R D. Theory of plasma transport in toroidal confinement systems[J]. Rev. Mod. Phys., 1976,48(2): 239?308.
[11] Waltz R E, Staebler G M, Dorland W, et al. A gyro-Landau-fluid transport model[J]. Phys. Plasmas,1997, 4(7): 2482?2496.
[12] Newman D E, Carreras BA, Lopez-Bruna D, et al.Dynamics and control of internal transport barriers in reversed shear discharges [J]. Phys. Plasmas, 1998, 5(4):938?952.
[13] Erba M, Cherubini A, Parail V V, et al. Development of a non-local model for tokamak heat transport in L-mode,H-mode and transient regimes[J]. Plasma Phys. Contr.Fusion, 1997, 39(2): 261-276.
[14] Saoutic B, Abiteboul J, Allegretti L, et al. Contribution of Tore Supra in preparation of ITER[J]. Nucl. Fusion,2011, 51(9): 094014.

[1]	黄梅, 王贺, 张峰, 陈罡宇, 梁军, 王洁琼, 叶际若, 饶军, 宋绍栋, 等离子体波加热团队. HL-2M 装置电子回旋共振加热及电流驱动系统设计与研制进展[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(s2): 495-499.
[2]	李帅星, 王一男, 王莉. 大气压脉冲调制射频氩气放电等离子体特性的数值研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(4): 591-597.
[3]	鲁鑫, 吴雪科, 胡世林, 严一帆, 李正吉, 王占辉. HL-2A 充气弹丸注入加料的数值模拟研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(3): 199-206.
[4]	杨永. EAST 装置电子回旋共振加热系统中央控制器设计[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(3): 234-239.
[5]	刘萍，丁文龙，靳海波. 非均匀加热条件下内插扭带管强化传热模拟分析[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(2): 167-173.
[6]	杭芹1, 2，李格1，张恒1, 2. 基于垂直磁场压缩的EAST等离子体初步研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(4): 309-314.
[7]	方有为1, 2，胡献国1，杜双松*2，奚维斌2，卫靖2，陆坤2. EAST PF8线圈氦管结构分析和疲劳试验[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(4): 357-363.
[8]	庄清1, 2，明廷凤*1，余耀伟1，刘煜锴1, 2，周凡1, 2，龙飞飞1, 2，杨雷1，李沂隆1, 2，王嵎民1，刘少承1，刘海庆1，李国强1，高翔1, 2. 基于EAST装置量热系统的第一壁热负荷实验研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(3): 222-226.
[9]	程云鑫1, 2，张凌*1，吴振伟1，许棕3, 4，杨秀达1, 2，黎嫘1, 2. EAST极紫外空间分辨光谱分析软件的开发[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(3): 262-267.
[10]	智玉琴1, 2，黄耀1，符佳*1，陈颖1，王枫1，余青江1, 2，李颖颖1，吴振伟1，万宝年1，吕波1. EAST运动斯塔克效应诊断数据处理中GPU并行化加速算法的研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(1): 23-27.
[11]	王一男，孟晓东，李帅星，金莹，王莉，张艳华，石凤燕. 大气压双频氦气放电等离子体特性的数值研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(4): 373-378.
[12]	刘冬梅1，骆凡1，常加峰2，黄娟2，熊魁 3，周峰 3，岳长喜 3，李智成3. EAST 中快离子Dα 诊断光电检测系统的设计[J]. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(3): 215-220.
[13]	张洋1, 2, 覃世军*1，曹磊1，陈大龙1，姚达毛1. 晕电流作用下EAST 上偏滤器靶板的可靠性研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(3): 221-226.
[14]	徐厚昌1, 2, 3，李磊*1，姚达毛1，周自波1，曹磊1，许铁军1，韩乐1，訾鹏飞1, 2. EAST新型下偏滤器冷却结构传热性能数值模拟[J]. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(2): 127-133.
[15]	李平川，唐德礼*，赵杰，张帆. 圆柱形阳极层霍尔推进器磁极溅射数值模拟[J]. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(2): 181-187.

EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

Numerical simulation and analysis of electron cyclotron resonance heating effect on EAST

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics