一種計算等離子體安全因子分布的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于核聚變等離子體物理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計算等離子體安全因子 分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] T0KAMAK是一種實現(xiàn)受控磁約束聚變的最具有吸引力的磁場位形裝置。世界上最 大的多國合作科學(xué)研究項目一國際托卡馬克實驗堆（ITER)也是采用的這種磁場位形。為 了研究T0KAMAK裝置中等離子體電流剖面分布和安全因子對托卡馬克等離子體平衡、穩(wěn)定 性和約束的影響，需要實時診斷和測量裝置內(nèi)部的電流和安全因子的空間分布信息。由于 復(fù)雜裝置的不可近性和高溫等離子體的特殊性，目前常用的診斷工具主要為光譜診斷-- 動態(tài)的STARK效應(yīng)（MSE)和紅外激光偏振干涉測量。前者由于需要注入脈沖的中性束，系 統(tǒng)運行造價高，時間分辨率較低。紅外激光偏振干涉可以較為經(jīng)濟地滿足較高的時間分辨， 但是測量的值是含有極向磁場的積分量，必須通過數(shù)學(xué)變換和物理模型擬合才可獲得安全 因子和電流密度的空間分布信息。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于：HL-2A裝置最新建立了紅外激光偏振干涉系統(tǒng)并獲得測量結(jié) 果，根據(jù)該偏振干涉儀的特點，提出一種新的獲取安全因子分布的數(shù)據(jù)處理方法，并利用 HL-2A裝置上其它的診斷工具的測量結(jié)果，證實了該方法的正確性。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：
[0005] -種計算等離子體安全因子分布的方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟1.將測量得到的多路密度弦積分?jǐn)?shù)據(jù)和弦積分的法拉第旋轉(zhuǎn)角測量數(shù)據(jù)進(jìn) 行平滑處理；
[0007] 步驟2.用多路密度弦積分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行差值擬合成多于30個空間點的數(shù)據(jù)，并計算 出密度分布的數(shù)據(jù)；
[0008] 步驟3.根據(jù)測量通道與被測量等離子體截面的位置關(guān)系，將等離子體電流密度 分布j(r)的形式采用峰化因子v的大環(huán)徑比圓截面裝置的物理近似模型來表示，表達(dá)式 如下：
[0009] j (r) = j〇(l-r2/a2)v (1)
【主權(quán)項】
1. 一種計算等離子體安全因子分布的方法，其特征在于：該方法包括如下步驟： 步驟1.將測量得到的多路密度弦積分?jǐn)?shù)據(jù)和弦積分的法拉第旋轉(zhuǎn)角測量數(shù)據(jù)進(jìn)行平 滑處理； 步驟2.用多路密度弦積分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行差值擬合成多于30個空間點的數(shù)據(jù)，并計算出密 度分布的數(shù)據(jù)； 步驟3.根據(jù)測量通道與被測量等離子體截面的位置關(guān)系，將等離子體電流密度分布 j(r)的形式采用峰化因子V的大環(huán)徑比圓截面裝置的物理近似模型來表示，表達(dá)式如下： j (r) = j〇(l-r2/a2)v (I) 其中v為電流峰化因子；Jtl為等離子體芯部的電流密度值，r為等離子體任意一點的 半徑，a為等離子體的小半徑；利用安培定律得到等離子體電流產(chǎn)生的磁場Bp (r)分布
其中為真空中的磁常數(shù)； 將（2)代入偏振儀測量的法拉第旋轉(zhuǎn)角Φ的公式
其中B// = BpC0S€，A，c，e(l，me分別為探測束波長，光速，真空介電常數(shù)和電子質(zhì)量， Z1和Z2為探測束通過等離子體的起始位置，P為法拉第旋轉(zhuǎn)角測量值，為密度分布；通過 Abel數(shù)值反演和理論值與測量值不斷趨近方式計算出電流峰化系數(shù)V，并使理論值與測量 值的誤差最??； 步驟4.將峰化因子代入公式（1)即得到電流密度的分布，將峰化因子代入公式（2)并 利用安全因子q(r)的定義：
式中Bt (r)為等離子體環(huán)向場的分布，Rtl為等離子體的大半徑；即得到安全因子的分 布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算等離子體安全因子分布的方法，其特征在于：所述步驟2 用非對稱的Able數(shù)值反演計算出密度分布的數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于核聚變等離子體物理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計算等離子體安全因子分布的方法。包括如下步驟：將測量得到的多路密度弦積分?jǐn)?shù)據(jù)和弦積分的法拉第旋轉(zhuǎn)角測量數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；用多路密度弦積分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行差值擬合成多于30個空間點的數(shù)據(jù)，計算出密度分布的數(shù)據(jù)；根據(jù)測量通道與被測量等離子體截面的位置關(guān)系，將等離子體電流密度分布j(r)的形式采用峰化因子ν的大環(huán)徑比圓截面裝置的物理近似模型來表示；利用安培定律得到等離子體電流產(chǎn)生的磁場Bp(r)分布；通過Abel數(shù)值反演和理論值與測量值不斷趨近方式計算出電流峰化系數(shù)ν，并使理論值與測量值誤差最?。粚⒎寤蜃哟牍降玫诫娏髅芏鹊姆植己桶踩蜃拥姆植?。本發(fā)明提高了測量數(shù)據(jù)的利用率。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104750966
【申請?zhí)枴緾N201310754156
【發(fā)明人】焦一鳴
【申請人】核工業(yè)西南物理研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日