【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及等離子體磁約束領域，具體而言，涉及一種用于多極磁阱磁約束裝置的等離子體環向力平衡控制方法，以實現對多極磁阱系統中等離子體環向力平衡的控制，減少環形磁約束裝置由于環向效應所引起的等離子體的損失。
技術介紹
目前，人類最主要的能源仍是煤炭、石油、天然氣等化石燃料，這些能源儲量有限而且使用過程嚴重污染環境。因此，隨著能源問題的日益突出，開發安全可靠、高效清潔的新能源迫在眉睫。在核能的利用上，由于核裂變所需的原料鈾的儲量不多，放射性與危險性大。而核聚變無論是在燃料的蘊藏量、還是在安全性方面都具有非常大的優勢。受控核聚變主要有兩個研究方向：慣性約束和磁約束。目前，主要的研究方向為磁約束核聚變，具有代表性的磁約束裝置有托卡馬克和仿星器。多極磁阱磁約束裝置作為非托卡馬克型受控熱核聚變等離子體磁約束的初級研究裝置，與托卡馬克、仿星器等磁約束裝置相比，具有結構簡單、體積小、可控性好、能自動抑制等離子體的互換不穩定性等優點。多極磁阱磁約束裝置是一種環形等離子體磁約束裝置。為了避免等離子體在磁約束裝置中的終端損失，等離子體必須被約束在環形結構中。但由于環效應，環向磁場和極向磁場都不可避免地會產生將等離子體沿半徑R方向向外的推力，從而導致等離子體的損失。目前，磁約束裝置環狀結構產生的環向力包括環力、車胎力和1/R力。對于多極磁阱磁約束裝置的環向力來說，由于不存在θ箍縮，故無1/R力。另外，處于中心弱磁區域和盲鰻束縛區域的等離子體由于約束原理不同，故在研究中也需予以區別對待。具體來講，由于中心弱磁場區域的磁場較弱，在該區域的等離子體只存在車胎力，同時該車胎力可以由多...
【技術保護點】
一種用于多極磁阱磁約束裝置的等離子體環向力平衡控制方法，該方法通過設置外部磁場BV的磁感應強度大小的方式控制多極磁阱磁約束裝置中的等離子體的環向力平衡，多極磁阱磁約束裝置包括一內部盲鰻線圈、兩個外部盲鰻線圈、一補償線圈和一螺線管線圈，多極磁阱磁約束裝置中還設有一磁感應強度為BV的外部磁場，其特征在于，該方法包括以下步驟：S1：將多極磁阱磁約束裝置中的等離子體視為理想狀態下的等離子體，即等離子體中的電流均在表面無限薄的層間流動，等離子體區域呈一圓環體且等壓面為一組逐層嵌套的準同軸的圓，等離子體區域中某一點的壓強P為：P＝P(r)，其中，r為該點與內部盲鰻線圈之間的最短距離，等離子體區域中某一點的磁感應強度B為：B=Bθ(r)R0Reθ+BVez,]]>其中，Bθ(r)為內部盲鰻線圈、兩個外部盲鰻線圈和補償線圈在該點產生的極向場的磁感應強度，eθ、ez為方向向量，R0為內部盲鰻線圈的半徑，R為等離子體區域形成的圓環體的大圓半徑；S2：計算等離子體區域中的等離子體受到的車胎力Fp，車胎力Fp是由于等離子體作用的等效面積在等離子體區域形成的圓環體內外不一致而產生的：FP...
【技術特征摘要】
1.一種用于多極磁阱磁約束裝置的等離子體環向力平衡控制方法，該方法通過設置外部磁場BV的磁感應強度大小的方式控制多極磁阱磁約束裝置中的等離子體的環向力平衡，多極磁阱磁約束裝置包括一內部盲鰻線圈、兩個外部盲鰻線圈、一補償線圈和一螺線管線圈，多極磁阱磁約束裝置中還設有一磁感應強度為BV的外部磁場，其特征在于，該方法包括以下步驟：S1：將多極磁阱磁約束裝置中的等離子體視為理想狀態下的等離子體，即等離子體中的電流均在表面無限薄的層間流動，等離子體區域呈一圓環體且等壓面為一組逐層嵌套的準同軸的圓，等離子體區域中某一點的壓強P為：P＝P(r)，其中，r為該點與內部盲鰻線圈之間的最短距離，等離子體區域中某一點的磁感應強度B為： B = B θ ( r ) R 0 R e θ + B V e z , ]]>其中，Bθ(r)為內部盲鰻線圈、兩個外部盲鰻線圈和補償線圈在該點產生的極向場的磁感應強度，eθ、ez為方向向量，R0為內部盲鰻線圈的半徑，R為等離子體區域形成的圓環體的大圓半徑；S2：計算等離子體區域中的等離子體受到的車胎力Fp，車胎力Fp是由于等離子體作用的等效面積在等離子體區域形成的圓環體內外不一致而產生的： F P = - ∫ ( e R · ▿ p ) d r → = - 2 π 2 ∫ 0 a r 2 ∂ p ∂ r d r = 2 π 2 a 2 < p > ]]>其中，eR為內部盲鰻線圈半徑方向的單位向量，<p>為等離子體區域的平均壓強，a為等離子體區域形成的圓環體的半徑；S3：計算等離子體區域中的等離子體受到的環力FL： F L = - 2 πR 0 μ 0 ∫ B θ ∂ ∂ ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：佟為明，金顯吉，林景波，陶寶泉，李中偉，李鳳閣，李辰，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
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