托卡马克上快波电流驱动研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woaidai123
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由于快波在高参数等离子体情况下具有很好的可近性和电流驱动效率,因此在未来的聚变反应堆中快波是驱动电流的重要手段。本文系统研究了快波在托卡马克中传播和吸收等问题。当快波传播到共振处时会转换为离子伯恩斯坦波或离子回旋波。在适当参数情况下电子对快波有很好的吸收,计算表明电子温度越高对快波的吸收越强。在不均匀的托卡马克磁场中会形成捕获电子,这类电子在吸收射频波后对电流驱动并没有贡献从而会降低射频波的驱动效率,利用反弹平均的动理学方程详细分析了捕获电子效应对电流驱动效率的影响。在离轴电流驱动下,捕获电子效应会大大降低电流驱动效率。为了降低捕获电子效应对电流驱动的影响,可选在磁轴附近驱动电流。利用单粒子在托卡马克中哈密顿正则形式的运动方程,数值模拟了快波电流驱动下共振电子的运动轨迹,结果发现捕获共振电子在垂直速度足够小、快波功率足够大时会转化为通行电子,这在一定程度上能改善电流驱动效率。编写了一个求解二维稳态动理学方程的程序并完成了与TORIC程序的耦合,所得结果与经验公式的结果基本一致,在射频波驱动下电子分布函数会被扭曲形成准线性平台。根据EAST相关参数,数值模拟了EAST上快波电流驱动,找到了一些适合快波电流驱动的参数范围。所得结果对快波电流驱动实验的参数设置有重要指导作用。
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