托卡馬克等離子體中射頻波的動(dòng)理學(xué)模擬研究.pdf

1、聚變等離子體中的電流驅(qū)動(dòng)和輔助加熱對(duì)于環(huán)形磁約束裝置的持續(xù)運(yùn)行非常重要。射頻波(包括低混雜波(LH)，離子伯恩斯坦波(IBW)，快波(FW)以及離子回旋波(ICW)等）作為一種經(jīng)濟(jì)高效的電流驅(qū)動(dòng)和輔助加熱手段，被認(rèn)為是未來磁約束聚變電站不可或缺的一部分。目前射頻波裝置已經(jīng)在各大實(shí)驗(yàn)裝置上展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，然而隨著實(shí)驗(yàn)裝置的密度逐漸提高，射頻波特別是低混雜波的電流驅(qū)動(dòng)效率出現(xiàn)巨大的下降。理論研究猜測(cè)邊界區(qū)域的非線性過程可能是驅(qū)動(dòng)失敗的主

2、要原因。目前的計(jì)算機(jī)模擬程序主要集中在使用線性或準(zhǔn)線性模型來計(jì)算射頻波的傳播和吸收，研究非線性問題的能力十分有限。為研究其中的非線性物理過程，我們?cè)赩irtEx平臺(tái)上開發(fā)了一套使用全動(dòng)理學(xué)離子描述，回旋動(dòng)理學(xué)電子描述的電磁模塊。該模塊使用一般的曲線坐標(biāo)系，適用于環(huán)位形聚變等離子體的模擬。通過進(jìn)行單粒子運(yùn)動(dòng)測(cè)試，場(chǎng)方程測(cè)試，我們對(duì)模塊的正確性進(jìn)行了細(xì)致的檢驗(yàn)。在射頻波模塊的初步應(yīng)用方面，我們驗(yàn)證了低混雜波和離子伯恩斯坦波在冷等離子體近似下