一种计算等离子体安全因子分布的方法

摘要

本发明属于核聚变等离子体物理技术领域，具体涉及一种计算等离子体安全因子分布的方法。包括如下步骤：将测量得到的多路密度弦积分数据和弦积分的法拉第旋转角测量数据进行平滑处理；用多路密度弦积分数据进行差值拟合成多于30个空间点的数据，计算出密度分布的数据；根据测量通道与被测量等离子体截面的位置关系，将等离子体电流密度分布j(r)的形式采用峰化因子ν的大环径比圆截面装置的物理近似模型来表示；利用安培定律得到等离子体电流产生的磁场B_p(r)分布；通过Abel数值反演和理论值与测量值不断趋近方式计算出电流峰化系数ν，并使理论值与测量值误差最小；将峰化因子代入公式得到电流密度的分布和安全因子的分布。本发明提高了测量数据的利用率。

主权项

一种计算等离子体安全因子分布的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1.将测量得到的多路密度弦积分数据和弦积分的法拉第旋转角测量数据进行平滑处理；步骤2.用多路密度弦积分数据进行差值拟合成多于30个空间点的数据，并计算出密度分布的数据；步骤3.根据测量通道与被测量等离子体截面的位置关系，将等离子体电流密度分布j(r)的形式采用峰化因子ν的大环径比圆截面装置的物理近似模型来表示，表达式如下：j(r)＝j₀(1‑r²/a²)^v                  （1）其中ν为电流峰化因子；j₀为等离子体芯部的电流密度值，r为等离子体任意一点的半径，a为等离子体的小半径；利用安培定律得到等离子体电流产生的磁场B_p(r)分布$B_p\left(r\right)=\frac{{\mu }_0{j}_0{a}^2}{2(v+1)}\times \frac{1-{(1-r^2/a^2)}^{v+1}}{r}---\left(2\right)$其中μ₀为真空中的磁常数；将（2）代入偏振仪测量的法拉第旋转角的公式其中B_//＝B_pcosξ，λ,c,ε₀，m_e分别为探测束波长，光速，真空介电常数和电子质量，Z₁和Z₂为探测束通过等离子体的起始位置，为法拉第旋转角测量值，n_e为密度分布；通过Abel数值反演和理论值与测量值不断趋近方式计算出电流峰化系数v，并使理论值与测量值的误差最小；步骤4.将峰化因子代入公式（1）即得到电流密度的分布，将峰化因子代入公式（2）并利用安全因子q(r)的定义：$q\left(r\right)=\frac{{\mathrm{rB}}_t\left(r\right)}{R_0{B}_p\left(r\right)}---\left(4\right)$式中B_t(r)为等离子体环向场的分布，R₀为等离子体的大半径；即得到安全因子的分布。