第4章磁涨落分析手段 - sunist.doc

中国联合球形托卡马克磁测量 系统建立与磁涨落分析 Magnetic Measurement System Setup and Magnetic Fluctuation Analysis on SUNIST (申请清华大学工学硕士学位论文) 培 养 单 位 : 工程物理系 学 科 : 核科学与技术 研 究 生 : 刘飞 指 导 教 师 : 何也熙研究员 二○○七年五月  中国联合球形托卡马克磁测量系统建立与磁涨落分析 刘 飞  关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 清华大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：1）已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；2）为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供校内师生阅读或在校园网上供校内师生浏览部分内容 本人保证遵守上述规定。 （必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘 要 SUNIST是中国第一台球形托卡马克装置，其建造目的在于扩展对低环径比的环形等离子体物理的理解，并由非感应方法启动产生一个可维持的靶等离子体，用以研究相关的物理问题。本论文的工作包括两个方面的内容，一是SUNIST装置上磁测量系统的建立；二是SUNIST等离子体的磁涨落分析。磁测量系统是托卡马克装置研究的一个基础的测量系统，对于了解等离子体的基本磁参数，和理解等离子体中的物理过程有着十分重要的意义。我们设计建立的磁测量系统主要由磁探针、外部磁力推杆、积分器、传输电缆、I/O机箱以及辅助的加热烘烤设备组成。可以完成从真空室内壁到等离子体芯部，极向、径向、环向的磁场测量。磁涨落分析是聚变等离子体研究的重要方面。通过分析等离子体不同位置的磁场涨落，可以探求等离子体芯部和边界的物理过程，结合其他的诊断手段，增进对聚变等离子体中发生的湍流和反常输运的理解。在SUNIST球形托卡马克上进行这样的实验，对于增进对球形托卡马克物理的理解有着重要的意义。本文得出了SUNIST上磁涨落分析的一些结果，自功率密度谱显示磁扰动能量主要集中在10KHz一下的范围内；在刮削层发现了功率谱在40KHz以及其谐频有明显的吸收，而在等离子体芯部磁涨落有着类高斯噪声的性质；时频特性显示极向磁扰动在时域上有间歇性，从等离子体芯部到边界，涨落能量向低频集中。自相关时间显示从等离子体芯部到边界涨落解相关时间起伏很大。在r=160mm附近的径向位置上发现有较强的三波相互作用。 关键词： SUNIST 球形托卡马克 磁测量 磁涨落 反常输运Abstract SUNIST is the first Spherical Tokamak in China, which was built to extend the understanding of toroidal plasma physics of low aspect ratio and produce a maintainable target plasma by non inductive startup for physics research. The main task of this article is to set up the magnetic field measurement system of SUNIST and analyze the magnetic fluctuations in the poloidal, toroidal and radial directions. The magnetic field measurement system is a fundamental part of the Tokamak diagnostic equipments, which will provide the basic parameters of the fusion plasma. Our measurement system is composed of a movable magnetic probe, a magnetic shaft, active integrators, I/O boxes, and the heating and electrical source auxiliaries. The magnetic fluctu