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行中的關鍵問題之一，其物理本質是一種全局性的MHD不穩(wěn)定性快速發(fā)展的結果。破裂期間產(chǎn)生的熱沉積、電磁應力和逃逸電子會對第一壁的材料造成極大的破壞，這將會直接影響裝置的使用壽命和未來聚變工程堆的操作安全。因此，分析破裂不穩(wěn)定性機制，研究破裂事件的預測方法，發(fā)展破裂避免和緩解手段是核聚變研究領域的關鍵性課題。以上研究的前提是基于等離子體破裂數(shù)據(jù)庫對等離子體破裂數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，其中破裂數(shù)據(jù)庫以及破裂預警數(shù)

2、據(jù)庫的建立是以上工作的基礎。本論文工作基于國內(nèi)外各裝置破裂研究的成果，在EAST上開展了以下工作:
　　首先簡要的說明了等離子體破裂的原因、機制和危害，從等離子體平衡出發(fā)，介紹了極向磁場對等離子體R、Z方向的控制作用，隨后介紹了拉長等離子體位形下的垂直位移不穩(wěn)定性，以及幾種常見的MHD不穩(wěn)定性并分析了這幾種MHD不穩(wěn)定導致等離子體破裂的物理過程。緊接著回顧了在世界各大聚變裝置上所采用的破裂預警方法以及開展的相關破裂防護的實驗。

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中的磁測量數(shù)據(jù)。神經(jīng)網(wǎng)絡從Mdsplus數(shù)據(jù)庫中讀取外部磁診斷數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，選擇若干計算后的等離子體參數(shù)作為輸出數(shù)據(jù)，分成網(wǎng)絡的訓練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)。隨后探索了一種用來優(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)絡的數(shù)據(jù)分析。網(wǎng)絡輸出結果與EFIT的計算結果對比后發(fā)現(xiàn)，平均相對誤差很小（例如內(nèi)感的最大相對誤差為0.26％）。經(jīng)過優(yōu)化篩選后，盡管剔除掉將近一半的磁探針，

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

5、動理學特征、Halo電流以及垂直位移等。隨后介紹了破裂數(shù)據(jù)庫的存儲方式以及對破裂數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)與破裂率做了統(tǒng)計分析。針對等離子體破裂以后EFIT不收斂的問題，我們采用絲電流模型去計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上選取預警變量的準則，針對EAST的情況參考NSTX-U上的方法篩選出了EAST破裂預警數(shù)據(jù)庫中的變量，其中這些等離子體參數(shù)按照不同的時間采樣率取自于破裂炮和所有的非破裂炮。