零维系统模型改进及其对EAST稳态运行区的分析和预测

作     者：于明生 钱金平 丁斯晔 任启龙 叶阳 万宝年 Yu Ming-Sheng;Qian Jin-Ping;Ding Si-Ye;Ren Qi-Long;Ye Yang;Wan Bao-Nian

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 通用原子能公司圣地亚哥美国92186-5608 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:11975274)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2023年第72卷第11期

页      码：257-266页

摘      要：零维系统模型已广泛应用于下一代托卡马克装置设计以及聚变反应堆等离子体性能的预测和分析,但普遍采用物理近似和经验公式会导致较大的系统性误差.本文通过引入等离子体平衡程序使主要等离子体分布参数及其计算基于磁面信息,引入Sauter模型的自举电流系数与碰撞率变化关系改进自举电流计算,利用EAST上的实验结果对改进后的模型进行验证,零维系统模型计算结果与动理学平衡分析结果基本符合.利用改进模型从已有实验结果出发,对EAST上实现500 kA等离子体电流的稳态、长脉冲运行区所需要的加热/电流驱动功率及其能够达到的归一化比压进行了分析和预测.计算结果表明,EAST在7.0—9.5 MW加热/驱动功率,约束改善因子H98为1.25—1.35,归一化密度f_(nG)约为0.9的参数范围内可以实现500 kA等离子体电流且自举电流份额在50%以上的稳态运行;9.5 MW加热/驱动功率,H_(98)为1.0—1.4,f_(nG)为0.8—1.0的参数范围可以实现较高性能的长脉冲或稳态运行.综合来说,提升等离子体约束性能,可在较低的加热/驱动功率下实现同样等离子体参数的完全非感应运行,扩展等离子体运行区,是实现高参数等离子体稳态运行最为有效的途径.

主 题 词：零维系统模型 平衡 Sauter 模型 稳态运行 

学科分类：08[工学] 0827[工学-食品科学与工程类] 082701[082701] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.72.20230364

馆 藏 号：203122257...