托卡马克等离子体中高能粒子的动理学建模及其在宏观不稳定性实验上的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11875131
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A29.等离子体物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In tokamak plasmas, the interaction between energetic particles and macro-instabilities is a major concern, especially in the future experiments of burning plasmas. The macro-instabilities are most important for causing the anomalous transport of the core energetic particles. The degrade of the confinement of energetic particles can decrease the heating power to harm the condition of ignition. The redistribution of energetic particles reduces the neutral-beam current drive and limits the plasma beta β that can make it difficult to drive a sufficient bootstrap current to reach steady state. In this project, we aim to study the interplay between energetic particles and macro-instabilities by using a linear eigenmode value code of Alfven waves (KAEC) constructed by ourselves. However, the code of present version cannot satisfy the need of the nowadays research with the effects of plasma rotation and shaping that play a crucial role in the mechanism of the interaction as well-known. In order to complete the effects in the code, we model energetic particles with kinetic theory including rotation and shaping and re-develop the code within the framework of the original one. Through the computation of the new version code together with theoretical analysis, the existence and excitation of the macroscopic modes induced by energetic particles are demonstrated and the comparisons of the experimental measurements in HL-2A and EAST devices with the numerical results are analyzed as well as the predictions of the behaviors of macro-instabilities with energetic particles for future devices, i.e. ITER, CFETR and HL-2M are examined.
托卡马克等离子体中快粒子(高能粒子)与宏观不稳定性相互作用的研究备受关注,尤其对于未来燃烧等离子体物理实验。宏观不稳定性是引起芯部快粒子向外扩散的最重要的原因。快粒子约束的变坏,不仅能降低加热效率,危害点火条件和增加第一壁额外热负荷,而且快粒子再分布能减少中性束驱动的电流、降低等离子体比压(等离子体压强与磁压之比),减少自举电流份额,从而影响稳态运行。本项目拟利用自主开发的非微扰型阿尔芬波本征代码KAEC,研究快粒子与宏观不稳定性相互作用。但是,该代码目前还未包含转动等效应。本项目将在现在KAEC代码基础上,进一步完善快粒子的动理学模型,包含转动效应和位形效应,对代码进行再开发,并辅以理论分析,研究托卡马克装置中的宏观不稳定性行为,研究结果与HL-2A和EAST装置上实验测量结合,进一步理解HL-2A和ESAT装置快粒子行为,模拟计算ITER、CFETR和HL-2M中的宏观不稳定性。

结项摘要

快离子(高能量粒子)与宏观不稳定性相互作用在托卡马克等离子体研究中非常重要。本项目通过通行高能量粒子与宏观不稳定性相互作用的研究,分别发现切向注入中性束离子能够激发托卡马克中低频鱼骨模和新经典撕裂模引起的磁岛扰动能破坏EAST托卡马克中切向注入中性束离子的约束。结果分别对进一步拓展低频鱼骨模激发机制,可能对鱼骨模驱动的离子温度内部输运垒的建立以及对理解束离子的损失机制,可能对中性束离子加热的优化都具有重要意义。本项目还分别基于平衡程序和环向转动的涡度方程理论模型,开发了具有数值平衡和转动效应的KAEC程序,分别计算了DIII-D中反剪切阿尔芬本征模的连续性阻尼和讨论了EAST中转动对阿尔芬本征模的影响。结果对于考虑实际平衡位形情况下转动对阿尔芬本征模的作用具有重要价值。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Low-frequency fishbone driven by passing fast ions in tokamak plasmas
由托卡马克等离子体中通过的快离子驱动的低频鱼骨
  • DOI:
    10.1088/1741-4326/ab22dd
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Nuclear Fusion
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Yu Limin;Wang Feng;Fu G Y;Yu Liming
  • 通讯作者:
    Yu Liming
Transport of poloidal momentum induced by ion cyclotron range of frequencies waves
离子回旋加速器频率波引起的极向动量传输
  • DOI:
    10.1063/1.5135344
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhang Debing;Xu Yingfeng;Wang Shaojie;Zhang Xianmei;Yu Limin;Xue Erbing;Zheng Shuyu
  • 通讯作者:
    Zheng Shuyu
Simulation of the loss of passing fast ions induced by magnetic islands in EAST tokamak plasmas
EAST 托卡马克等离子体中磁岛引起的快速通过离子损失的模拟
  • DOI:
    10.1063/5.0032049
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    AIP Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yu Limin;Xue Erbing;Zhang Debing;Zheng Shuyu;Zhang Xianmei;Huang Juan;Li Erzhong;Sheng Zheng-Mao;Fu Jing
  • 通讯作者:
    Fu Jing
波纹场和新经典撕裂模对托卡马克中快离子输运影响的数值模拟研究
  • DOI:
    10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.020201
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    核技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘锦;陈嘉盈;常悦悦;詹研;虞立敏
  • 通讯作者:
    虞立敏

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其他文献

EAST装置中捕获电子模线性增长率的回旋动理学模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    东华大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈卫栋;张先梅;薛二兵;虞立敏
  • 通讯作者:
    虞立敏

其他文献

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虞立敏的其他基金

托卡马克中低频阿尔芬波动理学效应的研究
  • 批准号:
    11205060
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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