EAST托卡馬克的破裂數(shù)據(jù)分析研究.pdf

1、等離子體大破裂是托卡馬克裝置運(yùn)行中的關(guān)鍵問(wèn)題之一，其物理本質(zhì)是一種全局性的MHD不穩(wěn)定性快速發(fā)展的結(jié)果。破裂期間產(chǎn)生的熱沉積、電磁應(yīng)力和逃逸電子會(huì)對(duì)第一壁的材料造成極大的破壞，這將會(huì)直接影響裝置的使用壽命和未來(lái)聚變工程堆的操作安全。因此，分析破裂不穩(wěn)定性機(jī)制，研究破裂事件的預(yù)測(cè)方法，發(fā)展破裂避免和緩解手段是核聚變研究領(lǐng)域的關(guān)鍵性課題。以上研究的前提是基于等離子體破裂數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)等離子體破裂數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其中破裂數(shù)據(jù)庫(kù)以及破裂預(yù)警數(shù)

2、據(jù)庫(kù)的建立是以上工作的基礎(chǔ)。本論文工作基于國(guó)內(nèi)外各裝置破裂研究的成果，在EAST上開(kāi)展了以下工作:
　　首先簡(jiǎn)要的說(shuō)明了等離子體破裂的原因、機(jī)制和危害，從等離子體平衡出發(fā)，介紹了極向磁場(chǎng)對(duì)等離子體R、Z方向的控制作用，隨后介紹了拉長(zhǎng)等離子體位形下的垂直位移不穩(wěn)定性，以及幾種常見(jiàn)的MHD不穩(wěn)定性并分析了這幾種MHD不穩(wěn)定導(dǎo)致等離子體破裂的物理過(guò)程。緊接著回顧了在世界各大聚變裝置上所采用的破裂預(yù)警方法以及開(kāi)展的相關(guān)破裂防護(hù)的實(shí)驗(yàn)。

3、r>　　采用反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)路的方法去分析等離子體平衡重建當(dāng)中的磁測(cè)量數(shù)據(jù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從Mdsplus數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取外部磁診斷數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，選擇若干計(jì)算后的等離子體參數(shù)作為輸出數(shù)據(jù)，分成網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)。隨后探索了一種用來(lái)優(yōu)化磁探針數(shù)量和位置的新方法，這種方法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析。網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果與EFIT的計(jì)算結(jié)果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，平均相對(duì)誤差很小（例如內(nèi)感的最大相對(duì)誤差為0.26％）。經(jīng)過(guò)優(yōu)化篩選后，盡管剔除掉將近一半的磁探針，

4、網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出的測(cè)試性能依然相當(dāng)好(例如小半徑的最大均方根誤差也只有4.307％-4.765％)。
　　參考國(guó)外大裝置破裂數(shù)據(jù)庫(kù)的篩選條件，選擇了適合EAST的快速檢索破裂炮的6個(gè)判定條件并為EAST建立了用于破裂分析的破裂數(shù)據(jù)庫(kù)。破裂數(shù)據(jù)庫(kù)目的是能夠快速的查詢到破裂炮和這些和破裂相關(guān)的等離子體參數(shù)，它包含了EAST歷史上的所有破裂炮數(shù)據(jù)，其中每一破裂炮對(duì)應(yīng)破裂時(shí)刻的41個(gè)等離子體參數(shù)，這些參數(shù)用來(lái)反映電流淬滅相關(guān)特征、等離子體平衡及

5、動(dòng)理學(xué)特征、Halo電流以及垂直位移等。隨后介紹了破裂數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)方式以及對(duì)破裂數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)與破裂率做了統(tǒng)計(jì)分析。針對(duì)等離子體破裂以后EFIT不收斂的問(wèn)題，我們采用絲電流模型去計(jì)算破裂后等離子體邊界以及等離子體和壁接觸碰壁的位置?；仡櫫薐T-60U和ASDEX-U上選取預(yù)警變量的準(zhǔn)則，針對(duì)EAST的情況參考NSTX-U上的方法篩選出了EAST破裂預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量，其中這些等離子體參數(shù)按照不同的時(shí)間采樣率取自于破裂炮和所有的非破裂炮。