一种基于托卡马克中多组分等离子体辐射效应的粒子演化模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于托卡马克中多组分等离子体辐射效应的粒子演化模拟方法，属于磁约束受控核聚变技术领域。首先计算杂质密度分布、电子密度分布以及离子密度分布的演化，然后计算连续性辐射和线辐射，进而将多种等离子体辐射精准地加在磁岛内部。再计算在等离子体辐射修正下的磁场位形，并继续计算先进磁场位形下等离子体总辐射及相关参数的演化，如此反复计算，达到长时间演化的模拟效果。本发明专利技术既实现了杂质、电子以及离子实时动态分布的计算，又可以计算多种等离子体辐射在真实三维磁场位形下演化，进而得到任意时刻的等离子体相关参数剖面；同时更加准确地描述先进磁场位形下等离子体辐射的空间分布情况和磁流体不稳定性的情况。定性的情况。定性的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于托卡马克中多组分等离子体辐射效应的粒子演化模拟方法


[0001]本专利技术属于磁约束受控核聚变
，特别涉及一种用于托卡马克中多组分等离子体辐射效应的粒子密度分布演化的方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于世界人口的急剧增加，生产力和生产技术都得到了有效提升，因此人类对能源的消耗也在急剧增加，从而导致那些不可再生的化石能源日益枯竭。很明显，这导致了近些年来人类赖以生存的环境逐渐恶化，造成了温室效应的快速加剧，一些反常天气以及恶劣的自然现象也层出不穷。所以，对清洁能源的寻找与使用成为了科学家们的不断追求。目前，核能是相对高效无污染的能源，我国所提出的核能战略是：近期建造热中子堆，中期使用快中子堆，远期建设聚变堆。这里的聚变堆指的就是磁约束受控核聚变。要想实现磁约束受控核聚变，就要完全掌握其稳态运行机理，同时要充分了解并解决内部等离子体间相互作用产生的一些不稳定性、等离子体与托卡马克器壁的相互作用以及一些其它可以促进能量损失致使放电熄灭的各种复杂问题。因此，研究最先进的磁场位形下的托卡马克能量损失也就颇为重要。<br/>[0003]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于托卡马克中多组分等离子体辐射效应的粒子演化模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：将托卡马克装置放电实验中的等离子体区域进行网格划分，等离子体辐射演化过程中得到的等离子体总辐射值、磁通函数值均由所划分的网格节点进行数据的存储；步骤2：根据实验中最高电离态、远红外干涉仪与汤姆逊散射来分别计算出初始杂质密度分布初始电子密度分布和初始电子温度分布步骤3：托卡马克放电中采用磁通环得到初始磁场的位形，并计算得到初始磁通ψ
(0)
并存储在网格节点中；步骤4：将初始磁通ψ
(0)
、初始杂质密度分布初始电子密度分布及给定的初始离子密度分布分别带入到磁流体方程、杂质密度分布演化方程、电子密度分布演化方程和离子密度分布演化方程中进行计算，分别得到下一时刻的磁通ψ
(1)
、杂质密度分布电子密度分布和离子密度分布具体步骤如下：杂质密度分布的演化方程为：电子密度分布的演化方程为：离子密度分布的演化方程为：其中，n
z
为杂质的粒子密度分布，n
e
表示电子密度分布，n
i
表示离子密度分布；φ为电势，t为时间；D
z||
和D
z
⊥
分别是杂质的平行方向与垂直方向的杂质扩散系数；D
e||
和D
e
⊥
分别是电子的平行方向与垂直方向的杂质扩散系数；D
i||
和D
i
⊥
分别是离子的平行方向与垂直方向的杂质扩散系数；和分别是平行方向与垂直方向的梯度算符；S
radz
为杂质的源项，S
rade
为电子的源项，S
radi
为离子的源项；步骤5：根据步骤4计算出杂质密度分布，当托卡马克芯部的杂质密度分布达到设定的阈值时，进而将等离子体辐射的计算模块打开，从而计算磁场位形随时间的演化并得到此时刻的等离子体总辐射步骤6：将计算出的等离子体总辐射耦合进磁流体方程中，计算一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正汹，姜帅，刘桐，汤炜康，魏来，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：