低杂波电流驱动下快电子慢化功率的计算与分析

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xie2372
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低杂波电流驱动是非感应电流驱动的重要手段之一,由于其具有较高的耦合效率和驱动效率、低杂波电流驱动所需的大功率源比较容易获得以及低杂波在托卡马克等离子体中传播的过程和电流驱动机制的物理图像比较清晰等优点,因此国内外托卡马克装置上都单独或协同地利用它来实现非感应电流驱动。低杂波在环向与电子通过朗道阻尼作用,把动量和能量传给平行于磁场方向的速度与波的相速度近似的电子,使得这些电子在沿着波动量方向的运动速度增加,形成电流,即低杂波驱动电流(LHCD)。这些携带电流的快电子(或者称为超热电子)在环向与背景等离子体碰撞,导致等离子体温度升高,因此低杂波用于驱动电流和加热的功率分配问题成了一个及其重要的物理问题。   本文以热核聚变等离子体为背景,对HT-7托卡马克装置参数和低杂波(LHW)参数,利用作者最新改进的求解含准线性扩散项和相对论碰撞算子的二维Fokker-Planck方程的程序,并在原有低杂波电流驱动模拟LHCD程序的基础上,考虑了快电子与背景等离子体的碰撞吸收,并对该LHCD程序做了适当的改进,编写了快电子碰撞加热程序。对低杂波电流驱动下快电子加热进行了数值模拟计算,首次得到了低杂波电流驱动下的加热功率密度和加热功率。结果表明低杂波电流驱动的快电子与背景等离子体的碰撞主要发生在低杂波功率沉积和低杂波驱动电流的区域,并且相当大的一部分低杂波功率用于背景等离子体加热。从而进一步清楚了在低杂波电流驱动中,“驱动电流”和“加热背景等离子体”的关系,以模拟计算的形式解决了低杂波电流驱动实验中的功率平衡问题,进而为以后托卡马克装置的物理实验提供一定的理论参考。
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