EAST高約束模與ELM不穩(wěn)定性的實驗和模擬研究的開題報告

EAST高約束模與ELM不穩(wěn)定性的實驗和模擬研究的開題報告一、研究背景：核聚變在未來能源中具有重要地位，東北亞超導(dǎo)托卡馬克（EAST）是新一代核聚變研究裝置，目前已經(jīng)取得了一系列重要進展。聚變等離子體中的高溫高密等條件使其存在眾多的不穩(wěn)定性，其中最為典型的即是邊界層不穩(wěn)定性（edgelocalmodes,ELMs）。EAST采用的高約束模態(tài)能夠更好地控制等離子體參數(shù)，促進聚變反應(yīng)的發(fā)生。但是，高約束模態(tài)帶來了新的挑戰(zhàn)，例如增強的能流輸運、電子溫度漸變的形成等，這些問題在聚變反應(yīng)過程中會產(chǎn)生不穩(wěn)定性并且影響反應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。因此，對EAST或其他核聚變研究裝置中的高約束模態(tài)與ELM不穩(wěn)定性的實驗和模擬研究成為必要的工作。二、研究目的：本研究的主要目的是通過實驗和模擬方法，探究EAST高約束模態(tài)與ELM不穩(wěn)定性之間的關(guān)系，分析高約束模態(tài)帶來的物理過程以及它們對ELM的影響，進而提高核聚變反應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。具體研究內(nèi)容如下：1.建立EAST高約束模態(tài)和ELM的實驗平臺，收集相關(guān)數(shù)據(jù)和信號，分析實驗數(shù)據(jù)并比較不同高約束模態(tài)下ELM不穩(wěn)定性的區(qū)別；2.基于MHD理論和等離子體物理模型，建立相應(yīng)的數(shù)值模擬模型，模擬不同條件下的高約束模態(tài)和ELM不穩(wěn)定性，分析其中的物理機制和規(guī)律；3.結(jié)合實驗和模擬的結(jié)果，整理和分析不同因素對高約束模態(tài)與ELM之間關(guān)系的影響，提出相應(yīng)的調(diào)控策略和措施，以提高核聚變反應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。三、研究方法：本研究采用實驗和模擬相結(jié)合的方式，具體的實驗和模擬方法如下：實驗方面：1.在EAST中采用高約束模態(tài)，利用輻射檢測、電子密度、電子溫度等相關(guān)探測手段，收集實驗數(shù)據(jù)和信號；2.基于收集到的數(shù)據(jù)和信號，進行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析等操作，比較不同高約束模態(tài)下ELM的不穩(wěn)定性差異。模擬方面：1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的等離子體物理模型，并搭建數(shù)值模擬平臺，在其中引入高約束模態(tài)和ELM問題；2.利用數(shù)值模擬方法，分別模擬高約束模態(tài)和ELM的不穩(wěn)定性，以及它們之間的關(guān)系；3.基于模擬結(jié)果，深入分析不穩(wěn)定性的物理機制和規(guī)律，并提出調(diào)控策略和措施，以提高核聚變反應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。四、研究意義：本研究的意義在于深入分析EAST高約束模態(tài)與ELM之間的關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)其中的物理機制和規(guī)律，進而提出相應(yīng)的調(diào)控策略和措施，以提高核聚變反應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。具體的意義如下：1.探究ELM的產(chǎn)生機制及其影響因素，在核聚變中提高反應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性；2.建立EAST高約束模態(tài)和ELM的實驗平臺，積累實驗數(shù)據(jù)和信號，為后續(xù)的研究提供可靠的基礎(chǔ)；3.建立相應(yīng)的數(shù)值模擬模型，深入分析高約束模態(tài)和ELM不穩(wěn)定性及其機制規(guī)律